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

• Published in: The European Physical Journal C
• Main Authors: Aiello, S, Albert, A, Alves Garre, S, Aly, Z, Ambrosone, A, Ameli, F, Andre, M, Anghinolfi, M, Anguita, M, Ardid, M, Ardid, S, Aublin, J, Bagatelas, C, Bailly-Salins, L, Baret, B, Basegmez Du Pree, S, Becherini, Y, Bendahman, M, Benfenati, F, Berbee, E, Bertin, V, Biagi, S, Boettcher, M, Cabo, M. Bou, Boumaaza, J, Bouta, M, Bouwhuis, M, Bozza, C, Brânzas, H, Bruijn, R, Brunner, J, Bruno, R, Buis, E, Buompane, R, Busto, J, Caiffi, B, Calvo, D, Campion, S, Capone, A, Carenini, F, Carretero, V, Castaldi, P, Celli, S, Cerisy, L, Chabab, M, Chau, N, Chen, A, Cherkaoui El Moursli, R, Cherubini, S, Chiarella, V, Chiarusi, T, Circella, M, Cocimano, R, Coelho, J.A.B, Coleiro, A, Coniglione, R, Coyle, P, Creusot, A, Cruz, A, Cuttone, G, Dallier, R, Darras, Y, de Benedittis, A, de Martino, B, del Burgo, R, Di Palma, I, Dìaz, A.F, Diego-Tortosa, D, Distefano, C, Domi, A, Donzaud, C, Dornic, D, Dörr, M, Drakopoulou, E, Drouhin, D, Eberl, T, Eddyamoui, A, van Eeden, T, Eff, M, van Eijk, D, El Bojaddaini, I, El Hedri, S, Enzenhöfer, A, Espinosa, V, Ferrara, G, Filipovíc, M.D, Filippini, F, Fusco, L.A, Gabriel, J, Gal, T, García Méndez, J, Garcia Soto, A, Garufi, F, Gatius Oliver, C, Geißelbrecht, N, Gialanella, L, Giorgio, E, Girardi, A, Goos, I, Gozzini, S.R, Gracia, R, Graf, K, Guderian, D, Guidi, C, Guillon, B, Gutiérrez, M, Haegel, L, van Haren, H, Heijboer, A, Hekalo, A, Hennig, L, Hernández-Rey, J.J, Huang, F, Ibnsalih, W. Idrissi, Illuminati, G, James, C.W, Janezashvili, D, de Jong, M, de Jong, P, Jung, B.J, Kalaczynski, P, Kalekin, O, Katz, U.F, Khan Chowdhury, N.R, Kistauri, G, van der Knaap, F, Kooijman, P, Kouchner, A, Kulikovskiy, V, Labalme, M, Lahmann, R, Lakhal, A, Lamoureux, M, Larosa, G, Lastoria, C, Lazo, A, Le Breton, R, Le Stum, S, Lehaut, G, Leonora, E, Lessing, N, Levi, G, Liang, S, Lindsey Clark, M, Longhitano, F, Maderer, L, Majumdar, J, Manczak, J, Margiotta, A, Marinelli, A, Markou, C, Martin, L, Martínez-Mora, J.A, Martini, A, Marzaioli, F, Mastrodicasa, M, Mastroianni, S, Melis, K.W, Miccichè, S, Miele, G, Migliozzi, P, Migneco, E, Mijakowski, P, Mollo, C.M, Morales-Gallegos, L, Morley-Wong, C, Moussa, A, Muller, R, Musone, M.R, Musumeci, M, Nauta, L, Navas, S, Nicolau, C.A, Nkosi, B, Ó Fearraigh, B, Orlando, A, Oukacha, E, Palacios González, J, Papalashvili, G, Papaleo, R, Gomez, E.J. Pastor, Paun, A.M, Pavalas, G.E, Pellegrino, C, Peña Martínez, S, Perrin-Terrin, M, Perronnel, J, Pestel, V, Piattelli, P, Pisanti, O, Poirè, C, Popa, V, Pradier, T, Pulvirenti, S, Quéméner, G, Rahaman, U, Randazzo, N, Razzaque, S, Rea, I.C, Real, D, Reck, S, Riccobene, G, Robinson, J, Romanov, A, Salesa Greus, F, Samtleben, D.F.E, Sánchez Losa, A, Sanguineti, M, Santonastaso, C, Santonocito, D, Sapienza, P, Sathe, A, Schnabel, J, Schneider, M.F, Schumann, J, Schutte, H.M, Seneca, J, Sgura, I, Shanidze, R, Sharma, A, Simonelli, A, Sinopoulou, A, Smirnov, M.V, Spisso, B, Spurio, M, Stavropoulos, D, Stellacci, S.M, Taiuti, M, Tavzarashvili, K, Tayalati, Y, Tedjditi, H, Thiersen, H, Tsagkli, S, Tsourapis, V, Tzamariudaki, E, van Elewyck, V, Vannoye, G, Vasileiadis, G, Versari, F, Viola, S, Vivolo, D, Warnhofer, H, Wilms, J, de Wolf, E, Yepes-Ramirez, H, Yousfi, T, Zavatarelli, S, Zegarelli, A, Zito, D, Zornoza, J.D, Zúñiga, J, Zywucka, N
• Other Authors: 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), 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 de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (SUBATECH), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ), Laboratoire de Physique de Clermont (LPC), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA), Institut universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), KM3NeT, ANR-18-IDEX-0001,Université de Paris,Université de Paris(2018), ANR-10-LABX-0023,UnivEarthS,Earth - Planets - Universe: observation, modeling, transfer(2010)
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2023
• Subjects: 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; [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det]; [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]; Orca
• Online Access: https://hal.science/hal-04087888; https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-023-11401-5

International audience 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.