Astronomy potential of KM3NeT/ARCA

S Aiello; A Albert; M Alshamsi; S. Alves Garre; Z Aly; A Ambrosone; F Ameli; M Andre; E Androutsou; M Anguita; L Aphecetche; M Ardid; S Ardid; H Atmani; J Aublin; F Badaracco; L Bailly-Salins; Z. Bardacová ˇ; B Baret; A Bariego-Quintana; A Baruzzi; S. Basegmez Du Pree; Y Becherini; M Bendahman; F Benfenati; M Benhassi; D.M Benoit; E Berbee; V Bertin; S Biagi; M Boettcher; D Bonanno; J Boumaaza; M Bouta; M Bouwhuis; C Bozza; R.M Bozza; H Brânzas; F Bretaudeau; M Breuhaus; R Bruijn; J Brunner; R Bruno; E Buis; R Buompane; J Busto; B Caiffi; D Calvo; S Campion; A Capone; F Carenini; V Carretero; T Cartraud; P Castaldi; V Cecchini; S Celli; L Cerisy; M Chabab; M Chadolias; A Chen; S Cherubini; T Chiarusi; M Circella; R Cocimano; J.A.B Coelho; A Coleiro; R Coniglione; P Coyle; A Creusot; G Cuttone; R Dallier; Y Darras; A de Benedittis; B de Martino; V Decoene; R del Burgo; I del Rosso; L.S Di Mauro; I Di Palma; A.F Díaz; C Diaz; D Diego-Tortosa; C Distefano; A Domi; C Donzaud; D Dornic; M Dörr; E Drakopoulou; D Drouhin; J.-G Ducoin; R Dvornický; T Eberl; E Eckerová; A Eddymaoui; T van Eeden; M Eff; D van Eijk; I. El Bojaddaini; S. El Hedri; A Enzenhöfer; G Ferrara; M.D Filipovic; F Filippini; D Franciotti; L.A Fusco; J Gabriel; S Gagliardini; T Gal; J. García Méndez; A. Garcia Soto; C. Gatius Oliver; N Geißelbrecht; H Ghaddari; L Gialanella; B.K Gibson; E Giorgio; I Goos; P Goswami; D Goupilliere; S.R Gozzini; R Gracia; K Graf; C Guidi; B Guillon; M Gutiérrez; H van Haren; A Heijboer; A Hekalo; L Hennig; J.J Hernández-Rey; W. Idrissi Ibnsalih; G Illuminati; M de Jong; P de Jong; B.J Jung; P Kalaczynski; O Kalekin; U.F Katz; G Kistauri; C Kopper; A Kouchner; V Kueviakoe; V Kulikovskiy; R Kvatadze; M Labalme; R Lahmann; G Larosa; C Lastoria; A Lazo; S Le Stum; G Lehaut; E Leonora; N Lessing; G Levi; M. Lindsey Clark; F Longhitano; F Magnani; J Majumdar; L Malerba; F Mamedov; J Manczak; A Manfreda; M Marconi; A Margiotta; A Marinelli; C Markou; L Martin; J.A Martínez-Mora; F Marzaioli; M Mastrodicasa; S Mastroianni; S Miccichè; G Miele; P Migliozzi; E Migneco; M.L Mitsou; C.M Mollo; L Morales-Gallegos; M Morga; A Moussa; I Mozun Mateo; R Muller; M.R Musone; M Musumeci; S Navas; A Nayerhoda; C.A Nicolau; B Nkosi; B.Ó Fearraigh; V Oliviero; A Orlando; E Oukacha; D Paesani; J. Palacios González; G Papalashvili; V Parisi; E.J. Pastor Gomez; A.M Paun; G.E Pavalas; I Pelegris; S. Peña Martínez; M Perrin-Terrin; J Perronnel; V Pestel; R Pestes; P Piattelli; C Poirè; V Popa; T Pradier; J Prado; S Pulvirenti; C.A Quiroz-Rangel; U Rahaman; N Randazzo; R Randriatoamanana; S Razzaque; I.C Rea; D Real; G Riccobene; J Robinson; A Romanov; A Šaina; F. Salesa Greus; D.F.E Samtleben; A. Sánchez Losa; S Sanfilippo; M Sanguineti; C Santonastaso; D Santonocito; P Sapienza; J Schnabel; J Schumann; H.M Schutte; J Seneca; N Sennan; B Setter; I Sgura; R Shanidze; A Sharma; Y Shitov; F Šimkovic; A Simonelli; A Sinopoulou; M.V Smirnov; B Spisso; M Spurio; D Stavropoulos; I Štekl; M Taiuti; Y Tayalati; H Thiersen; I. Tosta E Melo; E Tragia; B Trocmé; V Tsourapis; A Tudorache; E Tzamariudaki; A Vacheret; A. Valer Melchor; V Valsecchi; V van Elewyck; G Vannoye; G Vasileiadis; F. Vazquez de Sola; C Verilhac; A Veutro; S Viola; D Vivolo; J Wilms; E de Wolf; H Yepes-Ramirez; G Zarpapis; S Zavatarelli; A Zegarelli; D Zito; J.D Zornoza; J Zúñiga; N Zywucka

doi:10.1140/epjc/s10052-024-13137-2

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Astronomy potential of KM3NeT/ARCA

S Aiello, A Albert, M Alshamsi, S. Alves Garre, Z Aly, A Ambrosone, F Ameli, M Andre, E Androutsou, M Anguita, …

European Physical Journal C: Particles and Fields, Vol.84(9)

2024

DOI: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-024-13137-2

Abstract

neutrino

flux

particle source

detector

KM3NeT

sensitivity

tracks

showers

angular resolution

statistical

signature

The KM3NeT/ARCA neutrino detector is currently under construction at 3500 m depth offshore Capo Passero, Sicily, in the Mediterranean Sea. The main science objectives are the detection of high-energy cosmic neutrinos and the discovery of their sources. Simulations were conducted for the full KM3NeT/ARCA detector, instrumenting a volume of 1 km$^3$, to estimate the sensitivity and discovery potential to point-like neutrino sources and an all-sky diffuse neutrino flux. This paper covers the reconstruction of track- and shower-like signatures, as well as the criteria employed for neutrino event selection. By leveraging both the track and shower observation channels, the KM3NeT/ARCA detector demonstrates the capability to detect the diffuse astrophysical neutrino flux within half a year of operation, achieving a 5$\sigma$ statistical significance. With an angular resolution below 0.1$^\circ$ for tracks and under 2$^\circ$ for showers, the sensitivity to point-like neutrino sources surpasses existing observed limits across the entire sky.

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Title: Astronomy potential of KM3NeT/ARCA
Creators - without role: S Aiello - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
A Albert - Université de Strasbourg
M Alshamsi - Aix-Marseille Université
S. Alves Garre - Universitat de València
Z Aly - Centre National de la Recherche Scientifique
A Ambrosone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
F Ameli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
M Andre - Universitat Politècnica de Catalunya
E Androutsou - Institute of Nuclear and Particle Physics
M Anguita - Universidad de Granada
L Aphecetche - Nantes Université
M Ardid - Universitat Politècnica de València
S Ardid - Universitat Politècnica de València
H Atmani - Mohammed V University
J Aublin - Université Paris Cité
F Badaracco - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
L Bailly-Salins - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
Z. Bardacová ˇ
B Baret - Université Paris Cité
A Bariego-Quintana - Instituto de Física Corpuscular
A Baruzzi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
S. Basegmez Du Pree - National Institute for Subatomic Physics
Y Becherini - Université Paris Cité
M Bendahman - Mohammed V University
F Benfenati - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
M Benhassi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
D.M Benoit - University of Hull
E Berbee - National Institute for Subatomic Physics
V Bertin - Aix-Marseille Université
S Biagi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
M Boettcher - North-West University
D Bonanno - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J Boumaaza - Mohammed V University
M Bouta - Mohamed I University
M Bouwhuis - National Institute for Subatomic Physics
C Bozza - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
R.M Bozza - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
H Brânzas - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
F Bretaudeau - IMT Atlantique
M Breuhaus - Aix-Marseille Université
R Bruijn - National Institute for Subatomic Physics
J Brunner - Centre National de la Recherche Scientifique
R Bruno - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
E Buis - National Institute for Subatomic Physics
R Buompane - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
J Busto - Aix-Marseille Université
B Caiffi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
D Calvo - Universitat de València
S Campion - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
A Capone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
F Carenini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
V Carretero - Instituto de Física Corpuscular
T Cartraud - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
P Castaldi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
V Cecchini - Instituto de Física Corpuscular
S Celli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
L Cerisy - Aix-Marseille Université
M Chabab - Cadi Ayyad University
M Chadolias - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
A Chen - University of the Witwatersrand
S Cherubini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
T Chiarusi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
M Circella - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
R Cocimano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J.A.B Coelho - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
A Coleiro - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
R Coniglione - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
P Coyle - Centre National de la Recherche Scientifique
A Creusot - Université Paris Cité
G Cuttone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
R Dallier - Centre National de la Recherche Scientifique
Y Darras - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
A de Benedittis - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
B de Martino - Aix-Marseille Université
V Decoene - Nantes Université
R del Burgo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
I del Rosso - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
L.S Di Mauro - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
I Di Palma - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
A.F Díaz - Universidad de Granada
C Diaz - Universidad de Granada
D Diego-Tortosa
C Distefano
A Domi - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
C Donzaud - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
D Dornic - Aix-Marseille Université
M Dörr - University of Würzburg
E Drakopoulou - Institute of Nuclear and Particle Physics
D Drouhin - Université de Strasbourg
J.-G Ducoin - Aix-Marseille Université
R Dvornický - Comenius University Bratislava
T Eberl - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
E Eckerová - Czech Technical University in Prague
A Eddymaoui - Mohammed V University
T van Eeden - National Institute for Subatomic Physics
M Eff - Université Paris Cité
D van Eijk - National Institute for Subatomic Physics
I. El Bojaddaini
S. El Hedri - AstroParticule et Cosmologie
A Enzenhöfer - Aix-Marseille Université
G Ferrara - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
M.D Filipovic - Western Sydney University
F Filippini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
D Franciotti - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
L.A Fusco - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
J Gabriel - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
S Gagliardini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
T Gal - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
J. García Méndez - Universitat Politècnica de València
A. Garcia Soto
C. Gatius Oliver - National Institute for Subatomic Physics
N Geißelbrecht - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
H Ghaddari - Mohamed I University
L Gialanella - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
B.K Gibson - University of Hull
E Giorgio - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
I Goos - Université Paris Cité
P Goswami - Université Paris Cité
D Goupilliere - Centre National de la Recherche Scientifique
S.R Gozzini - Instituto de Física Corpuscular
R Gracia - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
K Graf - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
C Guidi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
B Guillon - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
M Gutiérrez - Universidad de Granada
H van Haren - Royal Netherlands Institute for Sea Research
A Heijboer - National Institute for Subatomic Physics
A Hekalo - Fischer
L Hennig - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
J.J Hernández-Rey
W. Idrissi Ibnsalih - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
G Illuminati - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
M de Jong - National Institute for Subatomic Physics
P de Jong - National Institute for Subatomic Physics
B.J Jung - National Institute for Subatomic Physics
P Kalaczynski - National Centre for Nuclear Research
O Kalekin - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
U.F Katz - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
G Kistauri - Tbilisi State University
C Kopper - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
A Kouchner - Centre National de la Recherche Scientifique
V Kueviakoe - National Institute for Subatomic Physics
V Kulikovskiy - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
R Kvatadze - University of Georgia
M Labalme - Université de Caen Normandie
R Lahmann - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
G Larosa - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
C Lastoria - Aix-Marseille Université
A Lazo - Instituto de Física Corpuscular
S Le Stum - Aix-Marseille Université
G Lehaut - Normandie Université
E Leonora - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
N Lessing - Instituto de Física Corpuscular
G Levi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
M. Lindsey Clark - AstroParticule et Cosmologie
F Longhitano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
F Magnani - Aix-Marseille Université
J Majumdar - National Institute for Subatomic Physics
L Malerba - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
F Mamedov - Czech Technical University in Prague
J Manczak - Universitat de València
A Manfreda - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
M Marconi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
A Margiotta - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
A Marinelli
C Markou - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
L Martin - Nantes Université
J.A Martínez-Mora - Universitat Politècnica de València
F Marzaioli - University of Campania "Luigi Vanvitelli"
M Mastrodicasa - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
S Mastroianni - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
S Miccichè - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
G Miele
P Migliozzi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
E Migneco - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
M.L Mitsou - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
C.M Mollo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
L Morales-Gallegos - University of Campania "Luigi Vanvitelli"
M Morga - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
A Moussa - Mohamed I University
I Mozun Mateo - Laboratoire de Physique de Clermont
R Muller - National Institute for Subatomic Physics
M.R Musone - University of Campania "Luigi Vanvitelli"
M Musumeci - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
S Navas - Universidad de Granada
A Nayerhoda - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
C.A Nicolau - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
B Nkosi - University of the Witwatersrand
B.Ó Fearraigh - National Institute for Subatomic Physics
V Oliviero
A Orlando - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
E Oukacha - Université Paris Cité
D Paesani - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J. Palacios González - Universitat de València
G Papalashvili - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
V Parisi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
E.J. Pastor Gomez - Instituto de Física Corpuscular
A.M Paun - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
G.E Pavalas - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
I Pelegris - Institute of Nuclear and Particle Physics
S. Peña Martínez - Centre National de la Recherche Scientifique
M Perrin-Terrin - Centre National de la Recherche Scientifique
J Perronnel - Université de Caen Normandie
V Pestel - Laboratoire de Physique de Clermont
R Pestes - Centre National de la Recherche Scientifique
P Piattelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
C Poirè - University of Salerno
V Popa - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
T Pradier - Centre National de la Recherche Scientifique
J Prado - Instituto de Física Corpuscular
S Pulvirenti - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
C.A Quiroz-Rangel - Universitat Politècnica de València
U Rahaman - Universitat de València
N Randazzo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
R Randriatoamanana - Nantes Université
S Razzaque - University of Johannesburg
I.C Rea - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
D Real - Universitat de València
G Riccobene - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J Robinson - North-West University
A Romanov - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
A Šaina - Instituto de Física Corpuscular
F. Salesa Greus - Universitat de València
D.F.E Samtleben - National Institute for Subatomic Physics
A. Sánchez Losa
S Sanfilippo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
M Sanguineti - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
C Santonastaso - University of Campania "Luigi Vanvitelli"
D Santonocito - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
P Sapienza - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J Schnabel - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
J Schumann - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
H.M Schutte - North-West University
J Seneca - National Institute for Subatomic Physics
N Sennan - University of Salerno
B Setter - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
I Sgura - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
R Shanidze - Tbilisi State University
A Sharma - Université Paris Cité
Y Shitov - Czech Technical University in Prague
F Šimkovic - Comenius University Bratislava
A Simonelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
A Sinopoulou - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
M.V Smirnov - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
B Spisso - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
M Spurio - University of Bologna
D Stavropoulos - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
I Štekl - Czech Technical University in Prague
M Taiuti - University of Genoa
Y Tayalati - Mohammed V University
H Thiersen - North-West University
I. Tosta E Melo
E Tragia - Institute of Nuclear and Particle Physics
B Trocmé - Université Paris Cité
V Tsourapis - Institute of Nuclear and Particle Physics
A Tudorache - Sapienza University of Rome
E Tzamariudaki - Institute of Nuclear and Particle Physics
A Vacheret - Centre National de la Recherche Scientifique
A. Valer Melchor - National Institute for Subatomic Physics
V Valsecchi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
V van Elewyck - Institut Universitaire de France
G Vannoye - Aix-Marseille Université
G Vasileiadis - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Vazquez de Sola - National Institute for Subatomic Physics
C Verilhac - Centre National de la Recherche Scientifique
A Veutro - Sapienza University of Rome
S Viola - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
D Vivolo - University of Campania "Luigi Vanvitelli"
J Wilms - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
E de Wolf - University of Amsterdam
H Yepes-Ramirez
G Zarpapis - Institute of Nuclear and Particle Physics
S Zavatarelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
A Zegarelli - Sapienza University of Rome
D Zito - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J.D Zornoza - Instituto de Física Corpuscular
J Zúñiga - Instituto de Física Corpuscular
N Zywucka - North-West University
Publication Details: European Physical Journal C: Particles and Fields, Vol.84(9)
Identifiers: 9933891509311
Academic Unit: Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Language: English
Resource Type: Journal article
Local Fields: hal-04480224