Cette analyse est d´edi´ee aux donn´ees prises en 2008 avec le t´elescope. Tout comme dans la premi`ere analyse1, le principe de l’analyse en aveugle appliqu´e pour la recherche de monopˆoles magn´etique est d’utiliser un lot de ∼ 15% de donn´ees afin d’effectuer des comparaisons donn´ees r´eelles/simulations MonteCarlo indispensables. Ensuite, seules les 85% de donn´ees restantes seront consid´er´ees dans l’analyse finale, permettant de fournir une limite, ou de clamer une d´ecouverte. Cependant, l’analyse a ´et´e optimis´ee pour le nombre de jours correspondant aux 85% de donn´ees.
Durant l’ann´ee 2008, le d´etecteur a connu 3 grandes p´eriodes, pr´esent´ees dans le tableau 6.1. Elles sont divis´ees pour s´eparer les donn´ees enregistr´ees avec un seuil impos´e de 3 ou de 10 photo-´electrons (pe). Ce seuil d´efinit les hits qualifi´es de hits de large amplitude, sa valeur nominale est de 3 pe, mais est parfois augment´ee `a 10, notamment apr`es la (re)connexion d’une ligne, afin de tester sa stabilit´e, et de moins d´ependre de probl`emes ´eventuels li´es `a la calibration en charge du d´etecteur.
Configuration de d´etecteur D´eclencheurs Seuil (pe) Nombre de jours
10 lignes 3N 3 ∼ 46 10 lignes 3N 10 ∼ 9 9 lignes 3N+2T3 3 ∼ 47 9 lignes 3N+2T3 10 ∼ 2 12 ligne 3N+2T3 3 ∼ 44 12 ligne 3N+2T3 10 ∼ 27
Tab.6.1 –R´esum´e des configurations de prise de donn´ees du d´etecteur ANTARES en 2008.
Les donn´ees enregistr´ees avec un seuil de 10 pe n’ont pas ´et´e prises en compte dans l’analyse, en raison du faible nombre de jours de donn´ees enregistr´ees dans cette configuration avec les d´etecteurs 10 et 9 lignes, et en raison de probl`emes importants d’accords donn´ees r´eelles/simul´ees pour le d´etecteur 12 lignes `a 10 pe. Ce d´esaccord est pr´esent´e Figure 6.9 (a), o`u sont illustr´ees les distributions des vitesses reconstruites pour un lot de ∼ 15% de donn´ees 12 lignes 10 pe et les simulations MonteCarlo neutri-nos/muons. Le d´esaccord entre donn´ees r´eelles et simul´ees est impressionnant compar´e `a ce qui est obtenu avec des donn´ees 3 pe, illustr´e Figure 6.9 (b). Un large pic apparaˆıt sur les donn´ees r´eelles 10 pe aux alentours de β ∼ 0.3, qui ne peut ˆetre expliqu´e par le changement de seuil dont l’effet devrait ˆetre minime sur la forme de la distribution de la vitesse reconstruite.
Pour effectuer ces comparaisons, un facteur d’´echelle a ´et´e appliqu´e sur les muons, et est expliqu´e dans la suite.
1Lors de la premi`ere analyse, les donn´ees 12 lignes prises avec un seuil de 3 et 10 pe n’ont pas ´et´e diff´erenci´ees, et le lot de ∼ 15 % de donn´ees a ´et´e pris sur un total de ∼ 70 jours.
(a)
(b)
Fig. 6.9 – Distributions de la vitesse reconstruite avec le d´etecteur 12-ligne pour les simulations de muons atmosph´eriques (rouge), de neutrinos atmosph´eriques (bleu), et pour les lots de donn´ees r´eelles (noir), avec un seuil de 10 photo-´electrons (a), et de 3 photo-´electrons (b).
Facteurs d’´echelles :
La Figure 6.10 montre la vitesse reconstruite des particules incidentes pour le lot de donn´ees 3 pe 12 lignes, compar´e aux simulations de muons atmosph´eriques, et aux simulations de neutrinos atmosph´eriques montants. Les neutrinos atmosph´eriques
des-cendants n’ont pas ´et´e consid´er´es dans cette seconde analyse.
Fig.6.10 – Distributions de la vitesse reconstruite avec le d´etecteur 12-ligne pour les simulations de muons atmosph´eriques (rouge), de neutrinos atmosph´eriques (bleu), et pour les lots de donn´ees r´eelles (noir), avec un seuil de 3 photo-´electrons sans appliquer de facteur d’´echelle.
Afin de palier une forte sous-estimation du bruit de fond atmosph´erique, nous avons choisi d’appliquer un facteur d’´echelle sur les simulations MonteCarlo. Tout comme dans l’´etude pr´ec´edente, seuls les muons atmosph´eriques descendants sont concern´es par ce facteur, n’observant pas de d´esaccord entre le bruit de fond atmosph´erique provenant des neutrinos montants et les donn´ees r´eelles. On peut se r´ef´erer `a la Figure 6.11, o`u sont pr´esent´ees les distributions de la qualit´e de la reconstruction tχ2pour un d´etecteur 12 lignes 3 pe, pour des muons et neutrinos simul´es, ainsi que pour le lot de donn´ees r´eelles, reconstruits dans le domaine 0.975 ≤ βr ≤ 1.025.
Plusieurs ´el´ements peuvent expliquer le d´esaccord entre les muons atmosph´eriques simul´es, et les donn´ees enregistr´ees. Les OMs sont orient´es `a 45o par rapport `a l’axe de la ligne, en direction du sol, et des effets de bord difficiles `a estimer interviennent lorsque des photons descendants les frappent. Ces probl`emes sont li´es `a la connaissance pr´ecise de l’acceptance angulaire des OMs. Par ailleurs, la composition exacte du rayon-nement cosmique interagissant dans l’atmosph`ere n’est pas r´esolue `a ces ´energies, et d’autres param´etrisations et mod`eles de d´eveloppement de gerbes aurait pu ˆetre utilis´es que respectivement le mod`ele de Horandel et QGSJET, tels que la param´etrisation de Bugaev [207], et le mod`ele de d´eveloppement de gerbes SYBILL [208].
Afin de d´efinir le facteur d’´echelle, la distribution, relative `a la vitesse reconstruite, des donn´ees r´eelles est divis´ee par celle des muons atmosph´eriques, et une fonction
Fig. 6.11 –Distribution du facteur de qualit´e de la reconstruction avec le d´etecteur 12-ligne (3 pe), pour des muons (rouge) et neutrinos (bleu) atmosph´eriques simul´es, et pour le lot donn´ees r´eelles, reconstruits dans l’intervalle de vitesse βr=]0.975, 0.995].
constante est ajust´ee sur le domaine de vitesse int´eressant 0.5 . β . 1. Cette constante devient finalement le facteur multiplicatif appliqu´e aux muons atmosph´eriques simul´es. Sur la Figure 6.12 sont montr´ees les distributions de vitesses reconstruites obtenues pour les d´etecteurs 10 lignes et 9 lignes `a 3 pe, apr`es avoir respectivement appliqu´e un facteur 1.64 et 1.79 sur les muons simul´es. La distribution obtenue avec le detecteur 12 lignes 3 pe est montr´ee Figure 6.9 sur le graphique de droite, pour lequel un facteur de 1.95 a ´et´e appliqu´e. Dans la suite, ces facteurs d’´echelle seront syst´ematiquement appliqu´es sur les distributions ´etudi´ees.
(a)
(b)
Fig. 6.12 – Distributions de la vitesse reconstruite pour les simulations de muons atmosph´eriques (rouge), de neutrinos atmosph´eriques montants (bleu), et pour les lots de donn´ees r´eelles (noir), avec le d´etecteur 10-ligne (a) et 9-ligne (b), et un seuil de 3 photo-´electrons.