Design and Development of an acoustic positioning system for a cubic kilometre underwater neutrino telescope

Abstract

En los últimos años los telescopios submarinos de neutrinos han cobrado una mayor importancia ya que consisten en un nuevo y único instrumento para observar el Universo. Los neutrinos son partículas sin carga e interactúan muy débilmente con la materia que les rodean, pueden escaparse fácilmente de la fuente que los ha producidos y llegar a La Tierra sin ser desviada por los campo magnético y sin interactuar con otras partículas. Esto implica que los neutrinos pueden traer informaciones astrofísicas que otros mensajeros no pueden aportar y abrir una potencial ventana hacia el Universo. Por otro lado, su baja interacción con la materia impone la necesidad de construir un detector de grandes dimensiones del orden de 1 km3 utilizando volumen de agua o hielo y con muchos sensores ópticos para detectar esta interacción de neutrino de alta energía. Un método para detectar neutrinos es a través de la luz Cherenkov emitida por el muon generado después de una interacción de neutrino. Esta partícula, al atravesar el detector con una velocidad superior a la luz en el medio, genera una débil luz azulada llamada radiación de Cherenkov que es detectada por una red de sensores ópticos (fotomultiplicadores). El tiempo de llegada de la luz a los fotomultiplicadores puede ser utilizado para reconstruir la traza del muon y consecuentemente del neutrino que lo ha producido. La precisión en la reconstrucción de la traza del muon depende de la precisión en la medida del tiempo de llegada de la luz y en la precisión en de la posición de los sensores ópticos en el detector. Por esta razón, en telescopios submarinos es necesario un sistema de posicionamiento acústico (APS) capaz de monitorizar el movimiento de los sensores ópticos con una precisión de ~10 cm. Los estudios realizados están enmarcados dentro de las actividades de calibración de posicionamiento acústico en dos colaboraciones europeas para el diseño, construcción y operación de telescopios submarinos de neutrinos en el Mediter