Search for high energy cosmic muon neutrinos from variable gamma-ray sources and time calibration of the optical modules of the ANTARES telescope

• Autores: Agustín Sánchez Losa
• Directores de la Tesis: D. Dornic (dir. tes.), Juan José Hernández Rey (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2015
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Bertrand Vallage (presid.), Olga Mena Requejo (secret.), Dorothea Franziska Elisabeth Samtleben (voc.)
• Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Física
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  RODERIC  TESEO 
• Resumen

  • Desde la primera evidencia de la existencia de los rayos cósmicos (c. 1910) y los primeros indicios de una nueva partícula fantasma más adelante llamada "neutrino" (c. 1920) ha pasado un siglo. Durante este tiempo, muchos experimentos e ideas teóricas han ampliado nuestro conocimiento sobre la física de partículas más fundamentales y los procesos astrofísicos más extremos del Universo. Una de estas ideas se propuso hace medio siglo: los telescopios de neutrinos, cuya se ha demostrado en la última década. Su objetivo es proporcionar una contribución fundamental a la comprensión de los procesos físicos alojados en los diferentes objetos astrofísicos a través de la detección de neutrinos de alta energía. Con el tiempo, pueden dar una respuesta al origen de los rayos cósmicos. Ha sido en los últimos años que han proporcionado la primera evidencia de la existencia de neutrinos cósmicos de alta energía. Este trabajo representa un esfuerzo en esta dirección. En esta tesis, múltiples análisis se han realizado a partir de datos del telescopio de neutrinos ANTARES con el fin de buscar correlaciones de neutrinos de alta energía con fuentes astrofísicas de rayos gamma conocidas. Los que se han estudiado en este trabajo son núcleos galácticos activos, binarias de rayos X y la nebulosa del Cangrejo. Además de la coincidencia en el espacio de neutrinos procedentes de estas fuentes, se ha utilizado la información de tiempo que se espera de sus emisiones de fotones a altas energías (rayos X y rayos gamma). Esto reduce sustancialmente el fondo y por lo tanto la cantidad de señal requerida para un descubrimiento en este análisis de fuentes puntuales. Adicionalmente, este trabajo también incluye la mejora del procedimiento de calibración del detector ANTARES. La estructura de este manuscrito es como sigue. En primer lugar, la física implicada y la justificación de las fuentes candidatas de neutrinos se introducen en el capítulo 1. A continuación, se presentan el principio de detección en la astronomía de neutrinos y la actualidad sobre los telescopios de neutrinos. En el capítulo 2, se describe el telescopio de neutrinos ANTARES. El rendimiento del detector y las simulaciones se presentan en el capítulo 3. El capítulo 4 está dedicado a la calibración temporal del detector. En particular, se describe el funcionamiento de los dispositivos de pulsos de luz controlados (balizas ópticas) y el análisis de sus datos. Su rendimiento a lo largo del tiempo ha sido evaluado y el éxito de la automatización de los procesos significa un activo valioso para esta tarea crucial en un telescopio de neutrinos, útil para detectores presentes y futuros. En el capítulo 5 la astronomía en energías de rayos X y superiores es descrita, junto a la introducción de los telescopios utilizados para obtener la información temporal de las emisiones de fotones de las fuentes candidatas analizadas aquí. Su caracterización y la definición de los períodos de gran emisión son también descritos. Estos análisis se basan en una técnica de cociente de máxima verosimilitud extendida, que se describe en detalle en el capítulo 6, junto con los procedimientos de optimización. Por último, la aplicación de esta técnica a las fuentes analizadas y los resultados derivados de ella se presentan en el capítulo 7, donde las conclusiones y límites a los flujos de neutrinos son presentados. El análisis de los datos obtenidos han proporcionado restricciones a los flujos de neutrions y también ha reforzado los resultados de IceCube con respecto a posibles fuentes de neutrinos cósmicos. Entre los posibles análisis que se pueden realizar, la que se presenta en este trabajo busca detectar la emisión de neutrinos de fuentes astrofísicas prometedoras conocidas mejorando el rendimiento del análisis al usar la correlación temporal esperada de la señal. De esta manera, la prueba de que procesos hadrónicas, que implicarían la producción de rayos cósmicos en ellos, podría encontrarse o restringir de otro modo.