Differential Sensitivity of the KM3NeT/ARCA detector to a diffuse neutrino flux and to point-like source emission: Exploring the case of the Starburst Galaxies

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 Bardačová; B Baret; A Bariego-Quintana; 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 Brânzaş; 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; 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 Filipović; 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 Kalaczyński; 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 Mańczak; A Manfreda; M Manzaneda; 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 Păun; G.E Păvălaş; S. Peña Martínez; M Perrin-Terrin; J Perronnel; V Pestel; R Pestes; P Piattelli; C Poirè; V Popa; T Pradier; J Prado; S Pulvirenti; G Quéméner; 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:10.1016/j.astropartphys.2024.102990

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Differential Sensitivity of the KM3NeT/ARCA detector to a diffuse neutrino flux and to point-like source emission: Exploring the case of the Starburst Galaxies

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Differential Sensitivity of the KM3NeT/ARCA detector to a diffuse neutrino flux and to point-like source emission: Exploring the case of the Starburst Galaxies

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

Astropart.Phys, Vol.162

2024

DOI: https://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2024.102990

Abstract

Neutrinos

Sensitivity

Differential

Galaxies

Starburst

neutrino: flux

neutrino: flux: measured

numerical calculations: Monte Carlo

neutrino: detector

KM3NeT: sensitivity

neutrino: particle source

galaxy

TeV

Cherenkov

cloud

charged current

showers

supernova

GLAST

KM3NeT/ARCA is a Cherenkov neutrino telescope under construction in the Mediterranean sea, optimised for the detection of astrophysical neutrinos with energies above ∼1 TeV. In this work, using Monte Carlo simulations including all-flavour neutrinos, the integrated and differential sensitivities for KM3NeT/ARCA are presented considering the case of a diffuse neutrino flux as well as extended and point-like neutrino sources. This analysis is applied to Starburst Galaxies demonstrating that the detector has the capability of tracing TeV neutrinos from these sources. Remarkably, after eight years, a hard power-law spectrum from the nearby Small Magellanic Cloud can be constrained. The sensitivity and discovery potential for NGC 1068 is also evaluated showing that KM3NeT/ARCA will discriminate between different astrophysical components of the measured neutrino flux after 3 years of data taking.

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Title: Differential Sensitivity of the KM3NeT/ARCA detector to a diffuse neutrino flux and to point-like source emission: Exploring the case of the Starburst Galaxies
Creators - without role: S Aiello - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
A Albert - Université de Haute-Alsace
M Alshamsi - Centre de physique des particules de Marseille
S. Alves Garre - Universitat de València
Z Aly - Centre de physique des particules de Marseille
A Ambrosone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
F Ameli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
M Andre - Cidete
E Androutsou - Institute of Nuclear and Particle Physics
M Anguita - Universidad de Granada
L Aphecetche - IMT Atlantique
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 Bardačová - Czech Technical University in Prague
B Baret - Université Paris Cité
A Bariego-Quintana - Instituto de Física Corpuscular
S. Basegmez Du Pree - National Institute for Subatomic Physics
Y Becherini - Université Paris Cité
M Bendahman - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
F Benfenati - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
M Benhassi - Mohammed V University
D.M Benoit - University of Hull
E Berbee - Universitat de València
V Bertin - Centre de physique des particules de Marseille
S Biagi - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
M Boettcher - Mohammed V University
D Bonanno - Czech Technical University in Prague
J Boumaaza - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
M Bouta - Mohammed V University
M Bouwhuis - Mohammed V University
C Bozza - Comenius University Bratislava
R.M Bozza
H Brânzaş - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
F Bretaudeau - IMT Atlantique
M Breuhaus - Centre de physique des particules de Marseille
R Bruijn - Universitat de València
J Brunner - Centre de physique des particules de Marseille
R Bruno - Instituto de Física Corpuscular
E Buis - Instituto de Física Corpuscular
R Buompane - Universitat de València
J Busto - Centre de physique des particules de Marseille
B Caiffi - Instituto de Física Corpuscular
D Calvo - Czech Technical University in Prague
S Campion - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
A Capone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
F Carenini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
V Carretero - Czech Technical University in Prague
T Cartraud - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
P Castaldi - Nantes Université
V Cecchini - Czech Technical University in Prague
S Celli - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
L Cerisy - Centre de physique des particules de Marseille
M Chabab - Mohammed V University
M Chadolias - Mohammed V University
A Chen - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
S Cherubini - Normandie Université
T Chiarusi - Instituto de Física Corpuscular
M Circella - Mohammed V University
R Cocimano - Instituto de Física Corpuscular
J.A.B Coelho - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
A Coleiro - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
R Coniglione - Universitat de València
P Coyle - Centre de physique des particules de Marseille
A Creusot - Université Paris Cité
G Cuttone - Instituto de Física Corpuscular
R Dallier - Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées
Y Darras - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
A de Benedittis - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
B de Martino - Centre de physique des particules de Marseille
V Decoene - Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées
R del Burgo - Universitat de València
I del Rosso - Universitat de València
L.S Di Mauro - Aix-Marseille Université
I Di Palma - Instituto de Física Corpuscular
A.F Díaz - Universidad de Granada
C Diaz - Czech Technical University in Prague
D Diego-Tortosa - Czech Technical University in Prague
C Distefano - Czech Technical University in Prague
A Domi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
C Donzaud - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
D Dornic - Centre de physique des particules de Marseille
M Dörr - Mohammed V University
E Drakopoulou - Universitat de València
D Drouhin - Université de Haute-Alsace
R Dvornický - Instituto de Física Corpuscular
T Eberl - Universitat de València
E Eckerová - Instituto de Física Corpuscular
A Eddymaoui - Mohammed V University
T van Eeden - Universitat de València
M Eff - Université Paris Cité
D van Eijk - Comenius University Bratislava
I El Bojaddaini - Instituto de Física Corpuscular
S El Hedri - Université Paris Cité
A Enzenhöfer - Centre de physique des particules de Marseille
G Ferrara - Instituto de Física Corpuscular
M.D Filipović - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
F Filippini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
D Franciotti - Comenius University Bratislava
L.A Fusco - Nantes Université
J Gabriel - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
S Gagliardini - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
T Gal - Universitat de València
J. García Méndez - Universitat Politècnica de València
A Garcia Soto
C. Gatius Oliver - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
N Geißelbrecht - Instituto de Física Corpuscular
H Ghaddari - Mohammed V University
L Gialanella - Centre National de la Recherche Scientifique
B.K Gibson - University of Hull
E Giorgio - Universitat de València
I Goos - Université Paris Cité
P Goswami - Université Paris Cité
D Goupilliere - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
S.R Gozzini - Parc Científic de la Universitat de València
R Gracia - Instituto de Física Corpuscular
K Graf - Parc Científic de la Universitat de València
C Guidi - Comenius University Bratislava
B Guillon - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
M Gutiérrez - Mohammed V University
H van Haren - Mohammed V University
A Heijboer - Parc Científic de la Universitat de València
A Hekalo - Parc Científic de la Universitat de València
L Hennig - Centre National de la Recherche Scientifique
J.J Hernández-Rey
W. Idrissi Ibnsalih - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
G Illuminati - Universitat de València
M de Jong - Mohammed V University
P de Jong - IMT Atlantique
B.J Jung - Parc Científic de la Universitat de València
P Kalaczyński - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
O Kalekin - Universitat de València
U.F Katz - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
G Kistauri - Instituto de Física Corpuscular
C Kopper - Czech Technical University in Prague
A Kouchner - Institut Universitaire de France
V Kueviakoe - Czech Technical University in Prague
V Kulikovskiy - Comenius University Bratislava
R Kvatadze - Instituto de Física Corpuscular
M Labalme - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
R Lahmann - Instituto de Física Corpuscular
G Larosa - Instituto de Física Corpuscular
C Lastoria - Centre de physique des particules de Marseille
A Lazo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
S. Le Stum - Centre de physique des particules de Marseille
G Lehaut - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
E Leonora - Universitat de València
N Lessing - Instituto de Física Corpuscular
G Levi - Universitat de València
M. Lindsey Clark - AstroParticule et Cosmologie
F Longhitano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
F Magnani - Centre de physique des particules de Marseille
J Majumdar - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
L Malerba - Centre National de la Recherche Scientifique
F Mamedov - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
J Mańczak - Université Paris Cité
A Manfreda - Parc Científic de la Universitat de València
M Manzaneda - Mohammed V University
M Marconi - Mohammed V University
A Margiotta - Parc Científic de la Universitat de València
A Marinelli - Parc Científic de la Universitat de València
C Markou - Czech Technical University in Prague
L Martin - IMT Atlantique
J.A Martínez-Mora - Centre National de la Recherche Scientifique
F Marzaioli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
M Mastrodicasa - Mohammed V University
S Mastroianni - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
S Miccichè - Centre National de la Recherche Scientifique
G Miele - Instituto de Física Corpuscular
P Migliozzi - Nantes Université
E Migneco - Instituto de Física Corpuscular
M.L Mitsou - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
C.M Mollo - Parc Científic de la Universitat de València
L Morales-Gallegos - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
M Morga - Mohammed V University
A Moussa - Parc Científic de la Universitat de València
I. Mozun Mateo - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
R Muller - Instituto de Física Corpuscular
M.R Musone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
M Musumeci - Mohammed V University
S Navas - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
A Nayerhoda - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
C.A Nicolau - Parc Científic de la Universitat de València
B Nkosi - Instituto de Física Corpuscular
B.Ó Fearraigh - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
V Oliviero - Comenius University Bratislava
A Orlando - Parc Científic de la Universitat de València
E Oukacha - Université Paris Cité
D Paesani - Comenius University Bratislava
J Palacios González
G Papalashvili - Instituto de Física Corpuscular
V Parisi - Czech Technical University in Prague
E.J. Pastor Gomez - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
A.M Păun - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
G.E Păvălaş - Parc Científic de la Universitat de València
S. Peña Martínez - Université Paris Cité
M Perrin-Terrin - Centre de physique des particules de Marseille
J Perronnel - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
V Pestel - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
R Pestes - Université Paris Cité
P Piattelli - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
C Poirè - Czech Technical University in Prague
V Popa - Comenius University Bratislava
T Pradier - Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
J Prado - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
S Pulvirenti - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
G Quéméner - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
C.A Quiroz-Rangel - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
U Rahaman - Universitat de València
N Randazzo - Universitat de València
R Randriatoamanana - Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées
S Razzaque - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
I.C Rea - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
D Real - Comenius University Bratislava
G Riccobene - Universitat de València
J Robinson
A Romanov - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
A Šaina - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
F Salesa Greus
D.F.E Samtleben - Parc Científic de la Universitat de València
A Sánchez Losa
S Sanfilippo - Normandie Université
M Sanguineti - Mohammed V University
C Santonastaso - Comenius University Bratislava
D Santonocito - Czech Technical University in Prague
P Sapienza - Nantes Université
J Schnabel - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
J Schumann - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
H.M Schutte - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
J Seneca - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
N Sennan - Instituto de Física Corpuscular
B Setter - Universitat de València
I Sgura - Universitat de València
R Shanidze - Instituto de Física Corpuscular
A Sharma - Université Paris Cité
Y Shitov - Normandie Université
F Šimkovic - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
A Simonelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
A Sinopoulou - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
M.V Smirnov - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
B Spisso - Instituto de Física Corpuscular
M Spurio - Mohammed V University
D Stavropoulos - Czech Technical University in Prague
I Štekl - Instituto de Física Corpuscular
M Taiuti - Mohammed V University
Y Tayalati - Centre National de la Recherche Scientifique
H Thiersen - Mohammed V University
I Tosta E Melo
E Tragia - Instituto de Física Corpuscular
B Trocmé - Université Paris Cité
V Tsourapis - Comenius University Bratislava
A Tudorache - Parc Científic de la Universitat de València
E Tzamariudaki - Instituto de Física Corpuscular
A Vacheret - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
A. Valer Melchor - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
V Valsecchi - Czech Technical University in Prague
V van Elewyck - Institut Universitaire de France
G Vannoye - Centre de physique des particules de Marseille
G Vasileiadis - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Vazquez de Sola - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
C Verilhac - Université Paris Cité
A Veutro - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
S Viola - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
D Vivolo - Comenius University Bratislava
J Wilms - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
E de Wolf - Universitat de València
H Yepes-Ramirez
G Zarpapis - Instituto de Física Corpuscular
S Zavatarelli - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
A Zegarelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
D Zito - Czech Technical University in Prague
J.D Zornoza - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
J Zúñiga - Université Paris Cité
N Zywucka - Universitat de València
Publication Details: Astropart.Phys, Vol.162
Identifiers: 9933992809311
Academic Unit: Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Language: English
Resource Type: Journal article
Local Fields: hal-04593919