Published 2017 | Version v1
Journal article

An algorithm for the reconstruction of neutrino-induced showers in the ANTARES neutrino telescope

Albert, A.
André, M.
Anghinolfi, M.
Anton, G.
Ardid, M.
Aubert, J.J.
Avgitas, T.
Baret, B.
Barrios-Martí, J.
Basa, S.
Belhorma, B.
Bertin, V.
Biagi, S.
Bormuth, R.
Bourret, S.
Bouwhuis, M.C.
Brânzaş, H.
Bruijn, R.
Brunner, J.
Busto, J.
Capone, A.
Caramete, L.
Carr, J.
Celli, S.
Cherkaoui El Moursli, R.
Chiarusi, T.
Circella, M.
Coelho, J.A.B.
Coleiro, A.
Coniglione, R.
Costantini, H.
Coyle, P.
Creusot, A.
Díaz, A.F.
Deschamps, A.
de Bonis, G.
Distefano, C.
Di Palma, I.
Domi, A.
Donzaud, C.
Dornic, D.
Drouhin, D.
Eberl, T.
El Bojaddaini, I.
El Khayati, N.
Elsässer, D.
Enzenhöfer, A.
Ettahiri, A.
Fassi, F.
Felis, I.
Fusco, L.A.
Gay, P.
Giordano, V.
Glotin, H.
Grégoire, T.
Gracia Ruiz, R.
Graf, K.
Hallmann, S.
van Haren, H.
Heijboer, A.J.
Hello, Y.
Hernández-Rey, J.J.
Hössl, J.
Hofestädt, J.
Hugon, C.
Illuminati, G.
James, C.W.
de Jong, M.
Jongen, M.
Kadler, M.
Kalekin, O.
Katz, U.
Kiessling, D.
Kouchner, A.
Kreter, M.
Kreykenbohm, I.
Kulikovskiy, V.
Lachaud, C.
Lahmann, R.
Lefèvre, D.
Leonora, E.
Lotze, M.
Loucatos, S.
Marcelin, M.
Margiotta, A.
Marinelli, A.
Martínez-Mora, J.A.
Mele, R.
Melis, K.
Michael, T.
Migliozzi, P.
Moussa, A.
Navas, S.
Nezri, E.
Organokov, M.
Păvălaş, G.E.
Pellegrino, C.
Perrina, C.
Piattelli, P.
Popa, V.
Pradier, T.
Quinn, L.
Racca, C.
Riccobene, G.
Sánchez-Losa, A.
Saldaña, M.
Salvadori, I.
Samtleben, D.F.E.
Sanguineti, M.
Sapienza, P.
Schüssler, F.
Sieger, C.
Spurio, M.
Stolarczyk, Th.
Taiuti, M.
Tayalati, Y.
Trovato, A.
Turpin, D.
Tönnis, C.
Vallage, B.
van Elewyck, V.
Versari, F.
Vivolo, D.
Vizzoca, A.
Wilms, J.
Zornoza, J.D.
Zúñiga, J.
Others:
Groupe de Recherche en Physique des Hautes Energies (GRPHE) ; Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut Universitaire de Technologie de Colmar
Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM) ; Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) ; Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Géoazur (GEOAZUR 7329) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)
Laboratoire de Physique de Clermont (LPC) ; Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes (LSIS) ; Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Universitaire de France (IUF) ; Ministère de l'Education nationale, de l'Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.)
Institut méditerranéen d'océanologie (MIO) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPhP) ; Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC) ; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANTARES

Description

Muons created by charged current (CC) interactions in the water surrounding the ANTARES neutrino telescope have been almost exclusively used so far in searches for cosmic neutrino sources. Due to their long range, highly energetic muons inducing Cherenkov radiation in the water are reconstructed with dedicated algorithms that allow for the determination of the parent neutrino direction with a median angular resolution of about 04 for an neutrino spectrum. In this paper, an algorithm optimized for accurate reconstruction of energy and direction of shower events in the ANTARES detector is presented. Hadronic showers of electrically charged particles are produced by the disintegration of the nucleus both in CC and neutral current interactions of neutrinos in water. In addition, electromagnetic showers result from the CC interactions of electron neutrinos while the decay of a tau lepton produced in CC interactions will, in most cases, lead to either a hadronic or an electromagnetic shower. A shower can be approximated as a point source of photons. With the presented method, the shower position is reconstructed with a precision of about 1 m; the neutrino direction is reconstructed with a median angular resolution between 2° and 3° in the energy range of 1–1000 TeV. In this energy interval, the uncertainty on the reconstructed neutrino energy is about 5%–10%. The increase in the detector sensitivity due to the use of additional information from shower events in the searches for a cosmic neutrino flux is also presented.

Abstract

International audience

Additional details

Created:
February 28, 2023
Modified:
December 1, 2023