Sélection des coïncidences entre AERA et le SD
4.6 Coïncidences sélectionnées pour AERA-II
4.6.2 Résultats pour 5 mois de prise de données
On applique ici la méthode sur environ 5 mois de prise de données de la phase 2 d’AERA par les 77 stations KIT/BUW : de février à juin 2014, correspondant à environ 129 jours de fonctionnement. Pour cette période, on obtient 815 coïncidences en déclenchement externe, soit un taux moyen de 6,3 coïncidences par jour proche des résultats du RdObserver. Les caractéristiques de ces coïncidences sont présentées dans les figures ci-dessous : les 815 positions de cœurs particules données par le SD, ainsi que la distribution des distances entre le barycentre des stations sélectionnées et la distance à l’axe de la gerbe sont présentées dans la figure 4.32. On peut voir que la majorité des coïncidences présente des angles zénithaux compris entre 20◦ et 60◦. 68 % des coïncidences sont situées à moins de 1,15 km du barycentre des stations sélectionnées. Les directions d’arrivée reconstruites en utilisant un fit plan sur les données AERA multipliées par une gaussienne de 10◦ de largeur et la distribution des distances angulaires entre les directions d’arrivée reconstruites par AERA et par le SD sont pré-sentées dans la figure 4.33. L’effet géomagnétique est clairement visible dans la carte des directions d’arrivée reconstruites, avec un excès significatif d’évènements en provenance du sud. Pour 68 % des coïncidences, la distance angulaire entre les deux reconstructions est inférieure à 5,8◦. Cette valeur est plus élevée que celle obtenue pour AERA-I, ceci peut être dû au fait que les positions des stations enregistrées dans les antennes GPS étaient erronées (positions idéales d’installation). Les positions correctes sont enregistrées depuis mi-août 2014. Les distributions du SNR (EO et NS) et de l’énergie reconstruite par le SD sont présentées dans la figure 4.34. 68 % des coïncidences présentent une énergie
4.6 - Coïncidences sélectionnées pour AERA-II 149 inférieure à 0,35 EeV et un SNR inférieur à 3,95.
Fig. 4.32 – Pour les 815 coïncidences : positions des cœurs particules données par le SD (à gauche), l’échelle de couleur représente la valeur de l’angle zénithal en degré, de rouge pour une gerbe verticale à bleu pour une gerbe inclinée. Les stations AERA sont indiquées par les croix noires. À droite : distribution des distances entre le barycentre des stations sélectionnées et la distance à l’axe de la gerbe.
Fig.4.33 – À gauche : directions d’arrivée reconstruites en utilisant un fit plan sur les données AERA multipliées par une gaussienne de 10◦ de largeur. L’échelle de couleur indique la densité d’évènements sur une zone donnée du ciel. À droite : distribution des distances angulaires entre les directions d’arrivée reconstruites par AERA et par le SD.
en-150 Chapitre 4 - Sélection des coïncidences entre AERA et le SD
Fig. 4.34 – À gauche : distribution de l’énergie reconstruite par le SD pour les 815 coïncidences ; à droite : distribution des SNRs (EO et NS).
trainant un taux de 2,2 coïncidences sélectionnées par mois. elles sont également vues en déclenchement externe. Les 8 coïncidences se trouvent très proches (en distance à l’axe) des stations sélectionnées, la distance maximale observée est de 233 m. Les temps de montée des traces de ces coïncidences sont courts. Pour plus de la moitié des coïncidences la moyenne des temps de montée obtenus pour les traces sélectionnées est inférieure à 110 ns. Les directions d’arrivée obtenues en radio sont en très bon accord avec celles données par le SD, pour 7 coïncidences la distance angulaire obtenue entre les deux reconstructions est inférieure à 3◦. L’angle zénithal minimal observé est de 32,5◦, 4 coïncidences correspondent à des gerbes inclinées avec θ > 55◦. La plage en énergie des coïncidences sélectionnées est comprise entre 0,2 et 1,84 EeV.
Étude de la dépendance du temps de montée aux caractéristiques de la gerbe Comme pour l’étude présentée dans la section 4.4.2 la dépendance du temps de montée aux angles d’arrivée, θ, φ et à l’énergie de primaire a été testée, ainsi que sa dépendance à la distance à l’axe de la gerbe. Aucune dépendance avec ces paramètres n’est observée. En ce qui concerne l’évolution du temps de montée avec le SNR, la même tendance que pour AERA-I est observée comme présenté dans la figure 4.35 : pour des SNRs inférieurs à 6, aucune dépendance entre les deux paramètres n’est observée. Au-delà, le temps de montée diminue quand le SNR augmente, les évènements avec un SNR supérieur à 10 présentent des temps de montée très courts. On peut voir qu’une population d’évènements détectés en NS (en bleu sur la figure) s’éloigne de la tendance pour des SNRs compris entre 10 et 20 et des temps de montée compris entre 110 et 115 ns. Tous les évènements peuplant cette zone ont été détectés par la station AERA_47, comme on peut le voir dans la figure 4.36. Cette station est signalée comme ayant besoin de maintenance depuis le mois de mars 2014 car elle présente des pics de forte amplitude dans son spectre, comme on peut le voir dans la figure 4.36. Le numériseur de la station à été remplacé le 19 mars, sans effet sur la présence de ces contributions. Tous les runs étudiés dans cette section (de 100800 à 100856) sont présents dans cette population.
4.6 - Coïncidences sélectionnées pour AERA-II 151
Fig. 4.35 – Comparaison du temps de montée des 185 coïncidences avec leur SNR (en log) pour les polarisations EO (en noir) en NS (en bleu).
Fig. 4.36 – À gauche : comparaison du temps de montée des 185 coïncidences avec leur SNR (en log) pour la polarisation NS, les valeurs correspondant à la station AERA_47 sont indiquées en rouge. La population secondaire observée est peuplée par les contributions de cette station. À droite : spectre moyenné sur toutes les traces du fichier de données 198 du run 100887 détectées par la station AERA_47, de nombreuses contributions de forte intensité sont visibles.
Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons présenté une méthode de recherche de coïncidences entre le SD et AERA développée hors du circuit habituellement utilisé par la collaboration, sans utiliser Offline, beaucoup plus légère et rapide grâce à l’utilisation d’aevread et des fichiers HERALD. L’étude peut être réalisée dès que ces derniers sont mis à jour, c’est-à-dire environ une semaine après la prise de données. L’analyse est ensuite très rapide, un fichier d’AERA-II contenant 999 évènements de 3 à 77
152 Chapitre 4 - Sélection des coïncidences entre AERA et le SD stations chacun est analysé en une vingtaine secondes.
Pour les 10 mois de données analysées pour AERA-I entre janvier 2012 et janvier 2013, nous proposons 329 coïncidences pour les évènements en déclenchement externe ; parmi lesquels environ 64% sont également sélectionnés par d’autres études, ainsi que 118 nouvelles coïncidences. Concernant les évènements en déclenchement autonome, 19 coïncidences sont sélectionnées, 18 de ces évènements ont également été observés en déclenchement externe. Cette étude a permis de mettre en lumière un problème d’envoi du temps de GPS (T2) par certaines stations lorsqu’un module de suppression de RFI était utilisé.
Pour les 5 mois de données étudiées pour AERA-II, correspondant à 129 jours de prise de données, 815 coïncidences sont sélectionnées en déclenchement externe, entrainant un taux de 6,3 coïncidences par jour. Cette valeur est en accord avec celle obtenue par le RdObserver (5 coïncidences/jour). Notons que seul le réseau Infill est utilisé dans ce dernier. Notre étude utilise également le réseau standard, mais comme nous l’avons vu pour le run test 100808, seules deux coïncidences sur 67 correspondent à une gerbe détectée par le réseau standard pour 10 jours de prise de données. Pour la même période, 8 coïncidences sont sélectionnées en déclenchement autonome, entrainant un taux très faible de 1,6 coïncidences par mois. Ces coïncidences sont très proches (en distance à l’axe) du barycentre des sta-tions sélectionnées pour les évènements correspondant.
Nous avons montré que le temps de montée apparaît comme un outil très utile à la sélection d’évènements de bonne qualité. Une étude sur les données ne passant pas le T3Maker permettrait de savoir si ce critère de sélection pourrait être implémenté efficacement au niveau 2 de déclenchement, comme c’est le cas pour CODALEMA. La dépendance du temps de montée à différents paramètres de la gerbe : distance à l’axe, énergie, direction d’arrivée ... , a été étudiée. Aucune dépendance significative à l’un ou l’autre de ces paramètres n’a été observée pour les coïncidences sélectionnées pour AERA-I ou AERA-II. Une dépendance avec le SNR est observée pour des valeurs de SNR supérieures à 6. Le temps de montée diminue avec l’augmentation du SNR, confirmant la pertinence de l’utilisation du temps de montée comme critère de qualité des traces obtenues en radio.