All-flavor Search for a Diffuse Flux of Cosmic Neutrinos with Nine Years of ANTARES Data

• Published in: The Astrophysical Journal
• Main Authors: Albert, A., André, M., Anghinolfi, M., Anton, G., Ardid, M., Aubert, J.J., Aublin, J., Avgitas, T., Baret, B., Barrios-Martí, J., Basa, S., Belhorma, B., Bertin, V., Biagi, S., Bormuth, R., Bourret, S., Bouwhuis, M.C., Brânzaş, H., Bruijn, R., Brunner, J., Busto, J., Capone, A., Caramete, L., Carr, J., Celli, S., Cherkaoui El Moursli, R., Chiarusi, T., Circella, M., Coelho, J.A.B., Coleiro, A., Coniglione, R., Costantini, H., Coyle, P., Creusot, A., Díaz, A.F., Deschamps, A., de Bonis, G., Distefano, C., Di Palma, I., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drouhin, D., Eberl, T., El Bojaddaini, I., El Khayati, N., Elsässer, D., Enzenhöfer, A., Ettahiri, A., Fassi, F., Felis, I., Fusco, L.A., Gay, P., Giordano, V., Glotin, H., Grégoire, T., Gracia Ruiz, R., Graf, K., Hallmann, S., van Haren, H., Heijboer, A.J., Hello, Y., Hernández-Rey, J.J., Hössl, J., Hofestädt, J., Illuminati, G., James, C.W., de Jong, M., Jongen, M., Kadler, M., Kalekin, O., Katz, U., Kiessling, D., Kouchner, A., Kreter, M., Kreykenbohm, I., Kulikovskiy, V., Lachaud, C., Lahmann, R., Lefèvre, D., Leonora, E., Lotze, M., Loucatos, S., Marcelin, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Martínez-Mora, J.A., Mele, R., Melis, K., Michael, T., Migliozzi, P., Moussa, A., Navas, S., Nezri, E., Organokov, M., Păvălaş, G.E., Pellegrino, C., Perrina, C., Piattelli, P., Popa, V., Pradier, T., Quinn, L., Racca, C., Riccobene, G., Sánchez-Losa, A., Saldaña, M., Salvadori, I., Samtleben, D.F.E., Sanguineti, M., Sapienza, P., Schüssler, F., Sieger, C., Spurio, M., Stolarczyk, Th., Taiuti, M., Tayalati, Y., Trovato, A., Turpin, D., Tönnis, C., Vallage, B., van Elewyck, V., Versari, F., Vivolo, D., Vizzoca, A., Wilms, J., Zornoza, J.D., Zúñiga, J.
• Other Authors: Groupe de Recherche en Physique des Hautes Energies (GRPHE), Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-IUT de Colmar, Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA)), Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de la Côte d'Azur (OCA), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Laboratoire de Physique de Clermont (LPC), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Clermont Auvergne 2017-2020 (UCA 2017-2020 )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes (LSIS), Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPhP), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ANTARES, ANR-10-LABX-0023,UnivEarthS,Earth - Planets - Universe: observation, modeling, transfer(2010), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-11-IDEX-0005,USPC,Université Sorbonne Paris Cité(2011), ANR-11-LABX-0060,OCEVU,Origines, Constituants et EVolution de l'Univers(2011)
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2018
• Subjects: energy: threshold; muon: atmosphere; ANTARES; flux; power spectrum; IceCube; water; astroparticle physics; neutrinos; neutrino: detector; neutrino: interaction; neutrino: spectrum; muon: background; [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]; Antarc*; Antarctic
• Online Access: https://hal.science/hal-01704807; https://doi.org/10.3847/2041-8213/aaa4f6

International audience The ANTARES detector is at present the most sensitive neutrino telescope in the northern hemisphere. The highly significant cosmic neutrino excess observed by the Antarctic IceCube detector can be studied with ANTARES, exploiting its complementing field of view, exposure, and lower energy threshold. Searches for an all-flavor diffuse neutrino signal, covering nine years of ANTARES data taking, are presented in this Letter. Upward-going events are used to reduce the atmospheric muon background. This work includes for the first time in ANTARES both track-like (mainly and shower-like (mainly ) events in this kind of analysis. Track-like events allow for an increase of the effective volume of the detector thanks to the long path traveled by muons in rock and/or sea water. Shower-like events are well reconstructed only when the neutrino interaction vertex is close to, or inside, the instrumented volume. A mild excess of high-energy events over the expected background is observed in nine years of ANTARES data in both samples. The best fit for a single power-law cosmic neutrino spectrum, in terms of per-flavor flux at 100 TeV, is 10−18 GeV−1 cm−2 s−1 sr−1 with spectral index . The null cosmic flux assumption is rejected with a significance of 1.6σ.