Attività EUSO-Torino
Misure di luce Čerenkov riflessa/diffusa associata a sciami estesi atmosferici di
altissima energia da superfici diverse (ULTRA).
Caratterizzazione della microcella mediante misura di uniformità di guadagno dei
pixel e prove di resistenza meccanica e termica.
Simulazione dell’interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera terrestre, per le
varie componenti (principalmente elettromagnetica e Čerenkov), in due intervalli di
energia:
A energie intorno al “ginocchio”, per ottimizzare le misure con ULTRA
A energie al di sopra della “caviglia”, per studiare e ottimizzare le
prestazioni di EUSO, nell’ambito dello sviluppo del codice ESAF (EUSO
Simulation and Analysis Framework).
ULTRA a Grenoble (LPSC)
Maggio – Giugno 2004
Čerenov detector (“Belenos”)
Down
Up
Tyvek
Experimental Setup
937 eventi in 38.3 h
ST4
ST3
Belenos F.o.V.: 30°
B-UP
Selezione dati:
B-DW
ST5
L=54m
- Stazione centrale + Belenos up
- Stazione centrale + Belenos up/down
ST2
ST1
Direzione di arrivo e spettro di size
< θ° >
<Log10Ne>
23.1±0.4
11.6±0.7
16.7±3.2
5.25±0.02
5.65±0.04
6.26±0.20
Correlazione tra i Belenos (Up & Down)
Up
Down
Čerenkov L.D.F.
10 eventi con dcore < 20 m
Calibrazione assoluta in fotoni
ottenuta dalla misura del singolo
p.e.
Curva verde: M.C. Corsika per
un protone a 1015 eV (300-400 nm)
Background:
~3000 fotoni/m-2 ns-1 sr-1
Conclusioni e Sviluppi Futuri
Componente elettromagnetica (ETscope): ok (già nel 2003).
Misura della luce Čerenkov diretta: ok.
2 eventi di luce Čerenkov diffusa (maggio) compatibili con la riflettività nominale
del ~80% per il Tyvek tra 300 e 400 nm.
Inverno: campagne di misura all’LPSC per accumulare statistica e caratterizzare
UVscope (già in loco).
Primavera: misure sul mare in Sicilia (salina o baia)  G. D’Alì
riassegnazione
Conclusione delle misure entro la fine dell’anno prossimo (milestone 2005)
EUSO Microcell
R7600-M64
Experimental setup (1)
✴ ADC Caen V265 8ch
✴ High Voltage Caen N470
✴ Pulse Generator HP 8116A
✴ Discriminator Caen N415
✴ ACQ system: LabView
Experimental setup (2)
Preamplifier
Amplifier
Signal cables
(to ADC)
Microcell
Step motors
Experimental setup (3)
✴ 16 channels preamplifier
 4 layers board
Charge amplification (pre + ampli):
AQ = 690
✴ 16 channels amplifier (10x)
 2 layers board
Working on a new board
(32 channels) including both
preamplifier and amplifier
Experimental setup (4)
✴ Pulse Generator HP 8116A
 gate and LED light
✴ GATE: 150 ns
✴ LED Pulse:
1.67 V (single pe)
Dt = 15.1 ns
Frequency = 300 Hz
✴ Pin Hole: 0.8 mm diameter
(2x2 mm pixel size)
Pin hole
Single Photoelectron Spectra
HV = 850V
Single Photoelectron Spectra
HV = 850V
Two pixels gain
700 V < HV < 1000 V
Single p.e. distribution & spectrum
Single pe uniformity
450
400
✴ Uniformity: ~3
350
250
200
150
100
50
0
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
ADC peak distribution
pixel
7
6
5
entries
ADC peak
300
4
3
2
1
0
15
45
75
105
135
165
Peak channel
195
225
255
285
Programma
✴ Spettri di singolo p.e. e curve di guadagno di tutti i pixel
(fine settembre).
✴ Test termici e meccanici (fine ottobre).
✴ Ricaratterizzazione della microcella (fine dicembre).
✴ 2005: R8900-M25 (area sensibile: 85% della superficie
contro il 45% dell’R7600-M64)
CARATTERIZZAZIONE DI ETscope
Simulazioni MC di EAS:
•
•
•
•
•
•
s/w usato: CORSIKA
modello di interazione adronica: QGSJET
livelli osservativi: 0,1400, 2000m slm
angolo zenitale: 0, 20 gradi
energia: tra 5*1013 e 1016 eV
# eventi generati (per config.): 2000
ETscope settings:
• configurazione geometrica a 4/5 moduli
• distanza variabile tra i rivelatori
Obiettivi:
• calcolo area efficace totale di ETscope
• calcolo area efficace per eventi interni
• calcolo energia di soglia dell’apparato
• calcolo della risoluzione nella ricostruzione
del size e delle coordinate del core.
eventi che cadono
all’interno dell’array
Int.area*spectrum
Effective area for int.events
Effective area
0m asl, θ=0°
Int.area*spectrum
Effective area for int.events
Effective area
2000m asl, θ=20°
Δxcore, Δycore
ΔNe/Ne
0m asl
Θ=0°
Θ=0°
Θ=20°
Θ=20°
0m asl
INTERFACCIA
CORSIKA -ESAF
Interfaccia CORSIKA – ESAF
• CORSIKA: programma Monte Carlo dettagliato di
simulazione sciami sviluppato per l’esperimento
KASCADE
• ESAF: programma di simulazione in via di sviluppo
per EUSO, fornirà una struttura completa per l’intero
processo di simulazione e analisi dati
Interfaccia CORSIKA – ESAF
Versione attuale
• Rilegge simulazioni effettuate con versione
standard di CORSIKA esternamente ad ESAF e
riempie un oggetto ShowerTrack
• Richiede in input tre file di output per ogni
simulazione:
– “Particle file”
– file.dbase
– file.long
Interfaccia CORSIKA – ESAF
File di output di CORSIKA
• particle file:
– informazioni generali sulla simulazione
– informazioni sui livelli di osservazione
– dati relativi alle singole particelle dello sciame (coordinate e tempo di
passaggio ad ogni livello di osservazione)
• file.dbase:
– flag opzione thinning (dal suo valore dipende struttura particle file)
– n sciami simulati
• file.long:
– numero di particelle (elettroni, muoni, adroni, particelle cariche) ad ogni
step
– energia persa per ionizzazione ad ogni step (informazione presente solo
in questo file)
Interfaccia CORSIKA – ESAF
Prospettive future
• Nuova versione di CORSIKA che fornisca nel
file.long tutte le informazioni necessarie per
campionamento dello sciame lungo lo shower
path:
– validità interfaccia anche per sciami inclinati
(importantissimi per Euso)
– n di step sarà quello dello sviluppo longitudinale
senza vincoli ai livelli di osservazione
Conclusioni e sviluppi
• La simulazione di ETscope è pronta e sarà usata per
ottimizzare le dimensioni del rivelatore in funzione
della soglia di rivelazione del rivelatore Čerenkov
(max. event rate).
• L’interfaccia con Corsika sarà completata
collaudata entro la fine 2004/inizio 2005.
e
• In ambito ESAF ci occuperemo di sviluppare la
ricostruzione delle tracce sul piano focale di EUSO
(distribuzione longitudinale, Ne, Xmax con e senza
segnatura Čerenkov).