Attività EUSO-Torino

1. Attività EUSO-Torino Misure di luce Čerenkov riflessa/diffusaassociata 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).

2. ULTRA a Grenoble (LPSC) Maggio – Giugno 2004

3. Čerenov detector (“Belenos”) Down Up Tyvek

4. ST4 ST3 B-UP B-DW ST5 L=54m ST2 ST1 Experimental Setup • 937 eventi in 38.3 h • Belenos F.o.V.: 30° • Selezione dati: • Stazione centrale + Belenos up • - Stazione centrale + Belenos up/down

5. Direzione di arrivo e spettro di size < θ° > 23.1±0.4 11.6±0.7 16.7±3.2 <Log10Ne> 5.25±0.02 5.65±0.04 6.26±0.20

6. Correlazione tra i Belenos (Up & Down) Up Down

7. 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

8. 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)

9. EUSO Microcell R7600-M64

10. Experimental setup (1) • ADC Caen V265 8ch • High Voltage Caen N470 • Pulse Generator HP 8116A • Discriminator Caen N415 • ACQ system: LabView

11. Amplifier Preamplifier Signal cables (to ADC) Microcell Step motors Experimental setup (2)

12. Experimental setup (3) • 16 channels preamplifier  4 layers board • 16 channels amplifier (10x)  2 layers board Working on a new board (32 channels) including both preamplifier and amplifier Charge amplification (pre + ampli): AQ = 690

13. 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

14. Single Photoelectron SpectraHV = 850V

15. Single Photoelectron SpectraHV = 850V

16. Two pixels gain 700 V < HV < 1000 V

17. Single p.e. distribution & spectrum • Uniformity: ~3

18. 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)

19. 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 1016eV • # 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

20. 0m asl, θ=0° Effective area for int.events Effective area Int.area*spectrum

21. 2000m asl, θ=20° Effective area for int.events Effective area Int.area*spectrum

22. 0m asl 0m asl Θ=0° Θ=0° Θ=20° Θ=20° Δxcore, Δycore ΔNe/Ne

23. INTERFACCIA CORSIKA -ESAF

24. 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

25. Interfaccia CORSIKA – ESAFVersione 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

26. Interfaccia CORSIKA – ESAFFile 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)

27. Interfaccia CORSIKA – ESAFProspettive 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

28. 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).