First observation of the cosmic ray shadow of the Moon and the Sun with KM3NeT/ORCA

S Aiello; A Albert; S Alves Garre; Z Aly; A Ambrosone; F Ameli; M Andre; M Anghinolfi; M Anguita; M Ardid; S Ardid; J Aublin; C Bagatelas; L Bailly-Salins; B Baret; S Basegmez Du Pree; Y Becherini; M Bendahman; F Benfenati; E Berbee; V Bertin; S Biagi; M Boettcher; M. Bou Cabo; J Boumaaza; M Bouta; M Bouwhuis; C Bozza; H Brânzas; R Bruijn; J Brunner; R Bruno; E Buis; R Buompane; J Busto; B Caiffi; D Calvo; S Campion; A Capone; F Carenini; V Carretero; P Castaldi; S Celli; L Cerisy; M Chabab; N Chau; A Chen; R Cherkaoui El Moursli; S Cherubini; V Chiarella; T Chiarusi; M Circella; R Cocimano; J.A.B Coelho; A Coleiro; R Coniglione; P Coyle; A Creusot; A Cruz; G Cuttone; R Dallier; Y Darras; A de Benedittis; B de Martino; R del Burgo; I Di Palma; A.F Dìaz; D Diego-Tortosa; C Distefano; A Domi; C Donzaud; D Dornic; M Dörr; E Drakopoulou; D Drouhin; T Eberl; A Eddyamoui; T van Eeden; M Eff; D van Eijk; I El Bojaddaini; S El Hedri; A Enzenhöfer; V Espinosa; G Ferrara; M.D Filipovíc; F Filippini; L.A Fusco; J Gabriel; T Gal; J García Méndez; A Garcia Soto; F Garufi; C Gatius Oliver; N Geißelbrecht; L Gialanella; E Giorgio; A Girardi; I Goos; S.R Gozzini; R Gracia; K Graf; D Guderian; C Guidi; B Guillon; M Gutiérrez; L Haegel; H van Haren; A Heijboer; A Hekalo; L Hennig; J.J Hernández-Rey; F Huang; W. Idrissi Ibnsalih; G Illuminati; C.W James; D Janezashvili; M de Jong; P de Jong; B.J Jung; P Kalaczynski; O Kalekin; U.F Katz; N.R Khan Chowdhury; G Kistauri; F van der Knaap; P Kooijman; A Kouchner; V Kulikovskiy; M Labalme; R Lahmann; A Lakhal; M Lamoureux; G Larosa; C Lastoria; A Lazo; R Le Breton; S Le Stum; G Lehaut; E Leonora; N Lessing; G Levi; S Liang; M Lindsey Clark; F Longhitano; L Maderer; J Majumdar; J Manczak; A Margiotta; A Marinelli; C Markou; L Martin; J.A Martínez-Mora; A Martini; F Marzaioli; M Mastrodicasa; S Mastroianni; K.W Melis; S Miccichè; G Miele; P Migliozzi; E Migneco; P Mijakowski; C.M Mollo; L Morales-Gallegos; C Morley-Wong; A Moussa; R Muller; M.R Musone; M Musumeci; L Nauta; S Navas; C.A Nicolau; B Nkosi; B Ó Fearraigh; A Orlando; E Oukacha; J Palacios González; G Papalashvili; R Papaleo; E.J. Pastor Gomez; A.M Paun; G.E Pavalas; C Pellegrino; S Peña Martínez; M Perrin-Terrin; J Perronnel; V Pestel; P Piattelli; O Pisanti; C Poirè; V Popa; T Pradier; S Pulvirenti; G Quéméner; U Rahaman; N Randazzo; S Razzaque; I.C Rea; D Real; S Reck; G Riccobene; J Robinson; A Romanov; F Salesa Greus; D.F.E Samtleben; A Sánchez Losa; M Sanguineti; C Santonastaso; D Santonocito; P Sapienza; A Sathe; J Schnabel; M.F Schneider; J Schumann; H.M Schutte; J Seneca; I Sgura; R Shanidze; A Sharma; A Simonelli; A Sinopoulou; M.V Smirnov; B Spisso; M Spurio; D Stavropoulos; S.M Stellacci; M Taiuti; K Tavzarashvili; Y Tayalati; H Tedjditi; H Thiersen; S Tsagkli; V Tsourapis; E Tzamariudaki; V van Elewyck; G Vannoye; G Vasileiadis; F Versari; S Viola; D Vivolo; H Warnhofer; J Wilms; E de Wolf; H Yepes-Ramirez; T Yousfi; S Zavatarelli; A Zegarelli; D Zito; J.D Zornoza; J Zúñiga; N Zywucka

doi:10.1140/epjc/s10052-023-11401-5

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First observation of the cosmic ray shadow of the Moon and the Sun with KM3NeT/ORCA

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First observation of the cosmic ray shadow of the Moon and the Sun with KM3NeT/ORCA

S Aiello, A Albert, S Alves Garre, Z Aly, A Ambrosone, F Ameli, M Andre, M Anghinolfi, M Anguita, M Ardid, …

European Physical Journal C: Particles and Fields, Vol.83(4)

2023

DOI: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-023-11401-5

Abstract

detector: calibration

lunar

cosmic radiation

KM3NeT

muon

angular resolution

shadowing

optical

statistical

performance

ANTARES

photomultiplier

Cherenkov counter

statistical analysis

numerical calculations

Monte Carlo

solar

flux

background

This article reports the first observation of the Moon and the Sun shadows in the sky distribution of cosmic-ray induced muons measured by the KM3NeT/ORCA detector. The analysed data-taking period spans from February 2020 to November 2021, when the detector had 6 Detection Units deployed at the bottom of the Mediterranean Sea, each composed of 18 Digital Optical Modules. The shadows induced by the Moon and the Sun were detected at their nominal position with a statistical significance of 4.2$\sigma $ and 6.2$\sigma $, and an angular resolution of $\sigma _{res}=0.49^\circ $ and $\sigma _{res}=0.66^\circ $, respectively, consistent with the prediction of $0.53^\circ $ from simulations. This early result confirms the effectiveness of the detector calibration, in time, position and orientation and the accuracy of the event direction reconstruction. This also demonstrates the performance and the competitiveness of the detector in terms of pointing accuracy and angular resolution.

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Title: First observation of the cosmic ray shadow of the Moon and the Sun with KM3NeT/ORCA
Creators - without role: S Aiello - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
A Albert - Centre National de la Recherche Scientifique
S Alves Garre
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
M Anghinolfi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
M Anguita - Universidad de Granada
M Ardid - Universitat Politècnica de València
S Ardid - Universitat Politècnica de València
J Aublin - Université Paris Cité
C Bagatelas - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
L Bailly-Salins - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
B Baret - Centre National de la Recherche Scientifique
S Basegmez Du Pree
Y Becherini - Centre National de la Recherche Scientifique
M Bendahman - Université Paris Cité
F Benfenati - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
E Berbee - National Institute for Subatomic Physics
V Bertin - Centre National de la Recherche Scientifique
S Biagi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
M Boettcher - North-West University
M. Bou Cabo
J Boumaaza - Mohammed V University
M Bouta - Mohamed I University
M Bouwhuis - National Institute for Subatomic Physics
C Bozza - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Gruppo Collegato di Salerno
H Brânzas - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
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 - Centre National de la Recherche Scientifique
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 Roma I
V Carretero - Instituto de Física Corpuscular
P Castaldi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
S Celli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
L Cerisy - Aix-Marseille Université
M Chabab - Cadi Ayyad University
N Chau - AstroParticule et Cosmologie
A Chen - University of the Witwatersrand
R Cherkaoui El Moursli
S Cherubini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
V Chiarella - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati
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 - Université Paris Cité
A Coleiro - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
R Coniglione - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
P Coyle - Aix-Marseille Université
A Creusot - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
A Cruz - Curtin University
G Cuttone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
R Dallier - IMT Atlantique
Y Darras - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
A de Benedittis - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
B de Martino - Aix-Marseille Université
R del Burgo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
I Di Palma - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
A.F Dìaz - Universidad de Granada
D Diego-Tortosa - Universitat Politècnica de València
C Distefano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
A Domi - National Institute for Subatomic Physics
C Donzaud - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
D Dornic - Centre National de la Recherche Scientifique
M Dörr - University of Würzburg
E Drakopoulou - Institute of Nuclear and Particle Physics
D Drouhin - Centre National de la Recherche Scientifique
T Eberl - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
A Eddyamoui - Mohammed V University
T van Eeden - National Institute for Subatomic Physics
M Eff - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
D van Eijk - National Institute for Subatomic Physics
I El Bojaddaini - Mohamed I University
S El Hedri - Centre National de la Recherche Scientifique
A Enzenhöfer - Aix-Marseille Université
V Espinosa - Universitat Politècnica de València
G Ferrara - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
M.D Filipovíc - Western Sydney University
F Filippini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
L.A Fusco - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
J Gabriel - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
T Gal - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
J García Méndez
A Garcia Soto
F Garufi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
C Gatius Oliver
N Geißelbrecht - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
L Gialanella - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
E Giorgio - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
A Girardi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
I Goos - Université Paris Cité
S.R Gozzini - Instituto de Física Corpuscular
R Gracia - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
K Graf - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
D Guderian - University of Münster
C Guidi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
B Guillon - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
M Gutiérrez - Universidad de Granada
L Haegel - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
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
F Huang - Centre National de la Recherche Scientifique
W. Idrissi Ibnsalih - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
G Illuminati - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
C.W James - International Centre for Radio Astronomy Research
D Janezashvili - Tbilisi State University
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
N.R Khan Chowdhury
G Kistauri - Tbilisi State University
F van der Knaap - Netherlands Organisation for Applied Scientific Research
P Kooijman - University of Amsterdam
A Kouchner - Centre National de la Recherche Scientifique
V Kulikovskiy - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
M Labalme - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
R Lahmann - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
A Lakhal - Centre National de la Recherche Scientifique
M Lamoureux - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
G Larosa - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
C Lastoria - Centre National de la Recherche Scientifique
A Lazo - Instituto de Física Corpuscular
R Le Breton - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
S Le Stum - Aix-Marseille Université
G Lehaut - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
E Leonora - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
N Lessing - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
G Levi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
S Liang - Centre National de la Recherche Scientifique
M Lindsey Clark - AstroParticule et Cosmologie
F Longhitano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
L Maderer - Université Paris Cité
J Majumdar - National Institute for Subatomic Physics
J Manczak - Universitat de València
A Margiotta - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
A Marinelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
C Markou - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
L Martin - Nantes Université
J.A Martínez-Mora - Universitat Politècnica de València
A Martini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati
F Marzaioli - University of Campania "Luigi Vanvitelli"
M Mastrodicasa - Sapienza University of Rome
S Mastroianni - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
K.W Melis - National Institute for Subatomic Physics
S Miccichè - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
G Miele - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
P Migliozzi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
E Migneco - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
P Mijakowski - National Centre for Nuclear Research
C.M Mollo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
L Morales-Gallegos - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
C Morley-Wong - Curtin University
A Moussa - Mohamed I University
R Muller - National Institute for Subatomic Physics
M.R Musone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
M Musumeci - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
L Nauta - National Institute for Subatomic Physics
S Navas - Universidad de Granada
C.A Nicolau - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
B Nkosi - University of the Witwatersrand
B Ó Fearraigh
A Orlando - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
E Oukacha - Université Paris Cité
J Palacios González
G Papalashvili - Tbilisi State University
R Papaleo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
E.J. Pastor Gomez - Universitat de València
A.M Paun - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
G.E Pavalas - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
C Pellegrino - University of Bologna
S Peña Martínez - AstroParticule et Cosmologie
M Perrin-Terrin - Aix-Marseille Université
J Perronnel - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
V Pestel - University of Amsterdam
P Piattelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
O Pisanti - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
C Poirè - Universitat Politècnica de València
V Popa - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
T Pradier - Université de Strasbourg
S Pulvirenti - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
G Quéméner - Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
U Rahaman - Universitat de València
N Randazzo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
S Razzaque - University of Johannesburg
I.C Rea - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
D Real - Instituto de Física Corpuscular
S Reck - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
G Riccobene - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J Robinson
A Romanov - University of Genoa
F Salesa Greus
D.F.E Samtleben - National Institute for Subatomic Physics
A Sánchez Losa
M Sanguineti - University of Genoa
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
A Sathe - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
J Schnabel - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
M.F Schneider - 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
I Sgura - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
R Shanidze - Tbilisi State University
A Sharma - University of Pisa
A Simonelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
A Sinopoulou - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
M.V Smirnov - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
B Spisso - University of Salerno
M Spurio - University of Bologna
D Stavropoulos - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
S.M Stellacci - University of Salerno
M Taiuti - University of Genoa
K Tavzarashvili - University of Georgia
Y Tayalati - Mohammed V University
H Tedjditi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
H Thiersen - North-West University
S Tsagkli - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
V Tsourapis - Institute of Nuclear and Particle Physics
E Tzamariudaki - Institute of Nuclear and Particle Physics
V van Elewyck - Institut Universitaire de France
G Vannoye - Centre National de la Recherche Scientifique
G Vasileiadis - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F Versari - University of Bologna
S Viola - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
D Vivolo - University of Campania "Luigi Vanvitelli"
H Warnhofer - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
J Wilms - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
E de Wolf - University of Amsterdam
H Yepes-Ramirez
T Yousfi - Mohamed I University
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 - Universitat de València
J Zúñiga - Instituto de Física Corpuscular
N Zywucka - North-West University
Publication Details: European Physical Journal C: Particles and Fields, Vol.83(4)
Identifiers: 9934096009311
Academic Unit: Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Language: English
Resource Type: Journal article
Local Fields: hal-04087888