Attività EUSO-Torino

Misure di luce Misure di luce Čerenkov riflessa/diffusaČerenkov riflessa/diffusa associata a sciami estesi associata a sciami estesi atmosferici di altissima energia da superfici diverse (ULTRA).atmosferici di altissima energia da superfici diverse (ULTRA).

Caratterizzazione della microcella mediante misura di uniformitCaratterizzazione della microcella mediante misura di uniformità di à di guadagno dei pixel e prove di resistenza meccanica e termica.guadagno dei pixel e prove di resistenza meccanica e termica.

Simulazione dell’interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera Simulazione dell’interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera terrestre, per le varie componenti (principalmente elettromagnetica e terrestre, per le varie componenti (principalmente elettromagnetica e Čerenkov), in due Čerenkov), in due intervalli di energia:intervalli di energia:

A energie intorno al “ginocchio”, per ottimizzare le misure A energie intorno al “ginocchio”, per ottimizzare le misure con ULTRAcon ULTRA

A energie al di sopra della “caviglia”, per studiare e A energie al di sopra della “caviglia”, per studiare e ottimizzare le prestazioni di EUSO, nell’ambito dello sviluppo del ottimizzare le prestazioni di EUSO, nell’ambito dello sviluppo del codice ESAF (EUSO Simulation and Analysis Framework).codice ESAF (EUSO Simulation and Analysis Framework).

ULTRA a Grenoble (LPSC)

Maggio – Giugno 2004Maggio – Giugno 2004

Čerenov detector (“Belenos”)

DownDown UpUpTyvekTyvek

L=54m

ST3 ST4

ST1

ST5

ST2

B-UP B-DW

Experimental Setup

937 937 eventi in 38.3 heventi in 38.3 h

Belenos F.o.V.: 30Belenos F.o.V.: 30°°

Selezione dati:Selezione dati:

- Stazione centrale + Belenos upStazione centrale + Belenos up

- - Stazione centrale + Belenos Stazione centrale + Belenos up/downup/down

Direzione di arrivo e spettro di size

<Log10Ne>

5.25±0.02 5.65±0.04 6.26±0.20

< θ° >

23.1±0.411.6±0.716.7±3.2

Correlazione tra i Belenos (Up & Down)

DownDownUpUp

Čerenkov L.D.F.

10 eventi con d10 eventi con dcorecore < 20 m < 20 m

Calibrazione assoluta in Calibrazione assoluta in fotoni ottenuta dalla misura del fotoni ottenuta dalla misura del singolo p.e.singolo p.e.

Curva verde: M.C. Corsika Curva verde: M.C. Corsika per un protone a 10per un protone a 101515 eV (300- eV (300-400 nm)400 nm)

Background: Background: ~3000 fotoni/m~3000 fotoni/m-2-2 ns ns-1-1 srsr-1-1

Conclusioni e Sviluppi Futuri

Componente elettromagnetica (ETscope): ok (giComponente elettromagnetica (ETscope): ok (già nel 2003).à nel 2003).

Misura della luce Misura della luce Čerenkov diretta: ok.Čerenkov diretta: ok.

2 eventi di luce 2 eventi di luce ČerenkovČerenkov diffusa (maggio) compatibili con la riflettivit diffusa (maggio) compatibili con la riflettività à nominale del ~80% per il Tyvek tra 300 e 400 nm.nominale del ~80% per il Tyvek tra 300 e 400 nm.

Inverno:Inverno: campagne di misura all’LPSC per accumulare statistica e campagne di misura all’LPSC per accumulare statistica e caratterizzare UVscope (gicaratterizzare UVscope (già in loco).à in loco).

Primavera: misure sul mare in Sicilia (salina o baia) Primavera: misure sul mare in Sicilia (salina o baia) G. D’Al G. D’Alìì

riassegnazioneriassegnazione

Conclusione delle misure entro la fine dell’anno prossimo (milestone Conclusione delle misure entro la fine dell’anno prossimo (milestone 2005)2005)

R7600-M64

EUSO Microcell

Experimental setup (1)

✴ ADC Caen V265 8ch✴ High Voltage Caen N470✴ Pulse Generator HP 8116A✴ Discriminator Caen N415

✴ ACQ system: LabView

Experimental setup (2)

Step motors

PreamplifierAmplifier

Microcell

Signal cables (to ADC)

Experimental setup (3)

✴ 16 channels preamplifier

4 layers board

✴ 16 channels amplifier (10x)

2 layers board

Charge amplification (pre + ampli):AQ = 690

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)

t = 15.1 ns

Frequency = 300 Hz

✴ Pin Hole: 0.8 mm diameter

(2x2 mm pixel size)

Pin hole

Single Photoelectron SpectraHV = 850V

Single Photoelectron SpectraHV = 850V

Two pixels gain

700 V < HV < 1000 V

Single p.e. distribution & spectrum

✴ Uniformity: ~3

ADC peak distribution

0

1

2

3

4

5

6

7

15 45 75 105 135 165 195 225 255 285

Peak channel

entr

ies

Single pe uniformity

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

pixel

AD

C p

eak

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 ETscopeSimulazioni 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

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.

ETscope settings:• configurazione geometrica a 4/5 moduli• distanza variabile tra i rivelatori

eventi che cadono all’interno dell’array

Eff

ectiv

e ar

ea

Eff

ectiv

e ar

ea f

or in

t.ev

ents

0m asl, θ=0°

Int.

area

*spe

ctru

m

2000m asl, θ=20°

Eff

ectiv

e ar

ea

Eff

ectiv

e ar

ea f

or in

t.ev

ents

Int.

area

*spe

ctru

m

ΔNe/Ne

0m asl

Θ=

0°

Θ=

20°

Δxcore, Δycore

0m asl

Θ=

0°

Θ=

20°

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 e collaudata entro la fine 2004/inizio 2005.

• 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).