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Title: Radioactivity Influence by 40K in the KM3NeT DOMs
Authors: Yepes Ramírez, Harold
Alcívar Espín, Juan David
Keywords: KM3NeT
Radioactivity
Background
DOM
Vitrovex
40K.
KM3NeT
Radioactividad
Fondo
DOM
Vitrovex
Issue Date: Dec-2020
Publisher: Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay
Abstract: KM3NeT es una colaboración internacional que se encuentra construyendo y perando la infraestructura de investigación submarina más grande, multidisciplinaria y ultipropósito del hemisferio norte que albergará la siguiente generación de telescopios de neutrinos. Estos están siendo ubicados en dos sitios del Mar Mediterráneo que corresponden a ORCA y ARCA, entre 2500-3500 metros de profundidad. El objetivo de ORCA es estudiar la jerarquía de masas de neutrinos y los parámetros de oscilación con neutrinos atmosféricos, mientras que ARCA está optimizado para detectar y estudiar fuentes de alta energía de neutrinos cósmicos. Para cumplir su propósito KM3NeT está compuesto de cientos de tubos fotomultiplicadores (PMTs) que detectan luz Cherenkov inducida por leptones cargados que superan la velocidad de la luz en el medio, producidos por la interacción de neutrinos. Treinta y un PMTs, de 3-pulgadas cada uno, se encuentran dentro de un módulo óptico digital (DOM) protegido por una esfera de 17-pulgadas en diámetro. Este contenedor está hecho de un vidrio borosilicato (Vitrovex) de 14-mm de grosor, resistente a las altas presiones del fondo del mar. Se presume que el Vitrovex contiene rastros de isotopos como 40K, 232Th, y 238U, de los cuales sus subproductos se liberan en el agua marina y dentro del Vitrovex. 40K libera la cantidad más significante de electrones relativistas que exceden el umbral de energía Cherenkov, causando señales que constituyen un fondo óptico que debe ser separado de las señales inducidas por la interacción de neutrinos con el medio. Este estudio experimental busca tasas de coincidencia producidos en los DOMs de KM3NeT, que se sospecha son causadas por el decaimiento radioactivo de 40K, 232Th, 238U y discute su influencia como fondo óptico para KM3NeT. La caracterización de este fondo óptico, previo a la ubicación de líneas de DOMs es fundamental para entender mejor el comportamiento de telescopios de neutrinos en el fondo del mar.
Description: The KM3NeT Collaboration is building and operating the biggest deep-sea multidisciplinary and multipurpose research infrastructure of the Northern Hemisphere that will host the next generation neutrino telescopes. They are being located at two sites in the Mediterranean Sea, at a depth of about 2500-3500 meters, at ORCA and ARCA sites. The goal of ARCA is to detect and study high-energy cosmic neutrino sources; meanwhile, ORCA aims to study neutrino mass hierarchy and oscillation parameters from atmospheric neutrinos. For this purpose, KM3NeT is suited with arrays of thousands of Photo-Multiplier Tubes (PMTs) for detecting the Cherenkov light induced by charged leptons, produced by neutrino interactions, exceeding the phase velocity of light in the medium or surroundings. Thirty-one, 3-inch PMTs are contained inside Digital Optical Modules (DOMs), which are protected by a 17-inch spherical case. This vessel is made of 14-mm thick borosilicate glass (Vitrovex), resistant to the high pressure of the harsh deep-sea environment. Vitrovex seems to contain traces of isotopes such as 40K, 232Th, and 238U, which its sub-products are released in seawater and inside Vitrovex itself. 40K releases the most significant amount of relativistic electrons that exceed Cherenkov threshold energy in the medium, causing signals that constitute an Optical Background that must be disentangled from signals induced by neutrino interactions with the environment.
URI: http://repositorio.yachaytech.edu.ec/handle/123456789/287
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