Mostrar código-fonte de KM3NeT

O '''Cubic Kilometre Neutrino Telescope''', ou '''KM3NeT''', é uma infraestrutura de [[pesquisa]] europeia localizada no fundo do [[Mar Mediterrâneo]]. Ele abriga [[Astronomia de neutrinos|telescópios submarinos de neutrinos]] via [[Efeito Tcherenkov|luz Cherenkov]] projetados para detectar e estudar neutrinos de fontes astrofísicas distantes, assim como da nossa própria atmosfera, contribuindo significativamente para o conhecimento em [[astrofísica]] e [[física de partículas]]. 

Conjuntos de milhares de módulos de sensores ópticos detectam a tênue luz Cherenkov no fundo do mar proveniente de partículas carregadas originadas de colisões de neutrinos com a água ou rochas nas proximidades do detector. A posição e a direção dos módulos ópticos e o tempo de chegada da luz nos fotomultiplicadores internos são registrados com alta precisão. As trajetórias das partículas são reconstruídas a partir dessas medições.
O projeto KM3NeT prevê a construção de vários desses detectores nas profundezas do Mar Mediterrâneo ao longo da costa sul Europeia: o KM3NeT-Fr (na costa de [[Toulon]], França) abriga o detector ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss), o KM3NeT-It (na costa de [[Portopalo di Capo Passero]], Sicília, Itália) abriga o detector ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss). Ambos os detectores estão coletando dados. O KM3NeT-Gr (na costa de [[Pilos|Pylos]], Peloponeso, Grécia) está disponível para expandir a infraestrutura de pesquisa do KM3NeT para uma próxima fase.

O projeto KM3NeT dá continuidade ao trabalho realizado para o telescópio de neutrinos ANTARES, operado na costa da França entre 2008 e 2022.

A supervisão, governança e gestão da implementação e operação do KM3NeT são conduzidas por uma colaboração internacional com envolvimento de mais de 68 instituições de 21 países de todo o mundo. A comunidade KM3NeT é composta por cerca de 360 cientistas, além de engenheiros e técnicos. 

== Objetivos científicos ==
Os principais objetivos <ref>{{Citar periódico |título=KM3NeT 2.0 – Letter of Intent for ARCA and ORCA |periódico=J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. |ultimo=The KM3NeT Collaboration |ano=2016 |paginas=084001 |arxiv=1601.07459 |doi=10.1088/0954-3899/43/8/084001 |volume=43 |doi-access=free}}</ref> da Colaboração KM3NeT são:

# A descoberta e subsequente observação de fontes de [[Neutrino|neutrinos]] de alta energia no [[Universo]], investigando uma grande variedade de objetos cósmicos, como [[Remanescente de supernova|remanescentes de supernovas]], [[Erupção de raios gama|explosões de raios gama]], [[Supernova|supernovas]] ou estrelas em colisão. Ao identificar neutrinos dessas fontes, o KM3NeT visa fornecer informações sobre as origens dos raios cósmicos e os mecanismos que geram alguns dos eventos mais extremos do Universo.
# Investigações aprofundadas das propriedades fundamentais dos neutrinos, particularmente das [[Oscilação de neutrinos|oscilações dos neutrinos]], e principalmente para determinar a ordem das massas dos neutrinos medindo as oscilações dos neutrinos atmosféricos. O aprimoramento da nossa compreensão da estrutura das massas dos neutrinos fornecerá informações cruciais sobre a natureza dos neutrinos e seu papel no [[Modelo Padrão|Modelo Padrão da física de partículas]] .

Além desses objetivos científicos primários, o telescópio é uma ferramenta poderosa na busca por [[matéria escura]] no Universo. Além disso, a infraestrutura de pesquisa abriga instrumentação para outras ciências, como [[biologia marinha]], [[oceanografia]] e [[Geofísica|geofísica,]] para monitoramento de longo prazo e em tempo real do ambiente marinho profundo e do fundo do mar em profundidades de vários quilômetros.

O detector ARCA é um telescópio de um quilômetro cúbico que busca fontes de neutrinos no [[Cosmo|cosmos]] . O detector ORCA é otimizado para medições das propriedades do próprio neutrino e, assim, investigar questões relacionadas à [[física de partículas]] .

== Estrutura e funcionamento ==
[[File:KM3NeT_DOM_in_the_lab.jpg|esquerda|miniaturadaimagem| Módulo Óptico Digital (DOM) KM3NeT em laboratório]]
As infraestruturas na França e na Itália foram projetadas para conter quase 200.000 sensores de luz ([[Fotomultiplicador|tubos fotomultiplicadores]], ou PMTs) distribuídos em três blocos: dois para KM3NeT/ARCA e um para KM3NeT/ORCA. Um bloco é composto por 115 linhas verticais flexíveis - ou unidades de detecção (DUs) - ancoradas no fundo do mar. Cada linha de detecção suporta 18 módulos de sensores esféricos resistentes à pressão e cada módulo óptico contém 31 tubos fotomultiplicadores. Cada bloco constitui, portanto, uma malha tridimensional de fotossensores que podem ser usados para detectar a luz Cherenkov produzida por partículas relativísticas emergentes de interações de neutrinos. 

O local do KM3NeT-It que hospeda o detector ARCA se encontra a uma profundidade de 3450 m. É otimizado para a detecção de neutrinos cósmicos de alta energia na faixa TeV–PeV, espaçando amplamente os módulos ópticos: os 18 módulos são aproximadamente igualmente espaçados em linhas que têm cerca de 700 m de comprimento e espaçados cerca de 90 m de distância.

O local do KM3NeT-Fr que hospeda o detector ORCA se encontra a uma profundidade de 2475 m. Os módulos ópticos mais próximos tornam o detector ORCA otimizado para a detecção de neutrinos na faixa de GeV. ORCA será composto por 115 linhas em uma malha triangular de 20 m, com espaçamento de 9 m entre os módulos ópticos em uma linha. No geral, o bloco tem cerca de 210 m de diâmetro e as linhas têm 200 m de comprimento.

A posição dos módulos e o tempo de chegada da luz nos fotomultiplicadores internos são medidos com alta precisão. Cada módulo óptico tem cerca de {{Convert|44|cm|in}} de diâmetro, contém 31 tubos [[fotomultiplicadores]] de três polegadas e componentes eletrônicos de suporte, e é conectado à costa por meio de uma rede óptica de alta largura de banda. <ref>{{Citar periódico |url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-0221/17/07/P07038 |título=The KM3NeT multi-PMT optical module |periódico=Journal of Instrumentation |número=7 |ultimo=The KM3NeT Collaboration |ano=2022 |paginas=07038 |arxiv=2203.10048 |bibcode=2022JInst..17P7038A |doi=10.1088/1748-0221/17/07/P07038 |volume=17}}</ref> Por meio de uma rede eletro-óptica de cabos e caixas de passagem no fundo do mar, os módulos ópticos são conectados a estações de controle em terra para fornecimento de energia elétrica, controle de detectores e transmissão de dados. <ref>{{Citar periódico |título=KM3NeT Broadcast Optical Data Transport System |periódico=Journal of Instrumentation |número=2 |ultimo=The KM3NeT Collaboration |ano=2023 |paginas=T02001 |arxiv=2210.13328 |bibcode=2023JInst..1802001A |doi=10.1088/1748-0221/18/02/T02001 |volume=18 |doi-access=free}}</ref>
Como as linhas com módulos ópticos se movem com as correntes no fundo do mar, a posição e a orientação dos módulos ópticos e, portanto, dos tubos fotomultiplicadores no interior são monitoradas dinamicamente usando um sistema acústico e um sistema de bússola, respectivamente. <ref>{{Citar livro|título=Proceedings of 38th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2023)|ultimo=The KM3NeT Collaboration|ano=2023|páginas=1033|capitulo=Dynamical position and orientation calibration of the KM3NeT telescope|doi=10.22323/1.444.1033|acessadoem=free}}</ref> Em cada módulo óptico são utilizados pulsadores de LED controlados para calibração de tempo. <ref>{{Citar periódico |título=Nanobeacon: A time calibration device for the KM3NeT neutrino telescope |periódico=Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A |ultimo=The KM3NeT Collaboration |ano=2022 |paginas=167132 |arxiv=2111.00223 |bibcode=2022NIMPA104067132A |doi=10.1016/j.nima.2022.167132 |volume=1040 |doi-access=free |hdl-access=free}}</ref>

Na costa de cada local de instalação do KM3NeT, um conjunto de computadores realiza a primeira filtragem de dados, antes de transmitir os dados para um centro de dados do KM3NeT para armazenamento e análise posterior pelos cientistas.

A construção e a implantação de muitas das peças do detector são ilustradas em vários vídeos  .

== História da construção ==
O design do telescópio de neutrinos KM3NeT é muito modular e a construção é gradual. Em 2012, a implementação da instalação de pesquisa KM3NeT começou com a construção das infraestruturas do fundo marinho nos locais KM3NeT-Fr e KM3NeT-It. Um protótipo do módulo óptico KM3NeT coletou dados com sucesso durante cerca de um ano em 2013-2014 como parte do telescópio ANTARES . <ref>{{Citar periódico |título=Deep sea tests of a prototype of the KM3NeT digital optical module |periódico=Eur. Phys. J. C |número=9 |ultimo=The KM3NeT Collaboration |ano=2014 |paginas=3056 |arxiv=1405.0839 |bibcode=2014EPJC...74.3056A |doi=10.1140/epjc/s10052-014-3056-3 |volume=74 |doi-access=free}}</ref> No local do KM3NeT-It, um protótipo de linha coletou dados em 2014-2015, também durante cerca de um ano. <ref>{{Citar periódico |título=The prototype detection unit of the KM3NeT detector |periódico=Eur. Phys. J. C |número=2 |ultimo=The KM3NeT Collaboration |ano=2016 |paginas=54 |arxiv=1510.01561 |bibcode=2016EPJC...76...54A |doi=10.1140/epjc/s10052-015-3868-9 |volume=76 |doi-access=free}}</ref>
A segunda fase da construção abrange a conclusão dos detectores ARCA e ORCA nos locais KM3NeT-It e KM3NeT-Fr, respectivamente. Entre 2017 e 2024, no local do detector ORCA, foram instaladas 24 linhas de detecção e, no local do detector ARCA, foram instaladas 33 linhas de detecção, portanto, no final de 2024, >10% do detector estava coletando dados. 

== Resultados científicos ==
Com as configurações parciais do detector, a colaboração KM3NeT já publicou alguns resultados interessantes em periódicos científicos revisados por pares, entre os quais:

Com apenas 6 linhas do detector ORCA, os parâmetros de oscilação atmosféricos foram medidos como sin <sup>2</sup> (θ <sub>23</sub> ) = {{Val|0.51|+0.04|−0.05}} e ∆m <sup>2</sup> <sub>31</sub> = {{Val|2.18|+0.25|−0.35}} × 10 <sup>−3</sup> eV <sup>2</sup> <math>\cup</math> { -2,25, -1,76 } × 10 <sup>−3</sup> eV <sup>2</sup> a 68% CL. <ref>{{Citar periódico |título=Measurement of neutrino oscillation parameters with the first six detection units of KM3NeT/ORCA |periódico=Journal of High Energy Physics |ultimo=The KM3NeT Collaboration |ano=2024 |paginas=1--31 |arxiv=2408.07015 |doi=10.1007/JHEP10(2024)206 |volume=2024 |doi-access=free}}</ref>

Uma busca por equivalentes de neutrinos foi realizada com dados do KM3NeT para a terceira série de observações dos interferômetros [[Onda gravitacional|de ondas gravitacionais]] [[LIGO]] e Virgo em 2019-2020. Ambas as buscas não produziram excesso significativo para as fontes nos catálogos de ondas gravitacionais. Para cada fonte, foram definidos limites superiores para o fluxo de neutrinos e para a energia total emitida em neutrinos nas respectivas faixas de energia. Análises empilhadas de fusões de buracos negros binários e fusões entre estrelas de nêutrons e buracos negros também foram realizadas para obter limites sobre a emissão característica de neutrinos dessas categorias. <ref>{{Citar periódico |título=Searches for neutrino counterparts of gravitational waves from the LIGO/Virgo third observing run with KM3NeT |periódico=Journal of Cosmology and Astroparticle Physics |ultimo=The KM3NeT Collaboration |ano=2024 |paginas=026 |arxiv=2311.03804 |doi=10.1088/1475-7516/2024/04/026 |volume=2024 |doi-access=free}}</ref>

Com 10 linhas de ORCA e 21 linhas de ARCA instaladas, um estudo de acompanhamento foi realizado para o fenômeno transiente extraordinariamente brilhante detectado pelo Monitor de [[Erupção de raios gama|Explosões de Raios Gama]] em 9 de outubro de 2022, pelo [[Fermi Gamma-ray Space Telescope|satélite Fermi]] . Nenhum evento candidato de neutrino foi encontrado em coincidência com o local da Explosão de Raios Gama. Foram apresentados limites superiores na emissão de neutrinos associados. <ref>{{Citar periódico |título=Search for Neutrino Emission from GRB 221009A using the KM3NeT ARCA and ORCA detectors |periódico=Journal of Cosmology and Astroparticle Physics |ultimo=The KM3NeT Collaboration |ano=2024 |paginas=006 |arxiv=2311.03804 |doi=10.1088/1475-7516/2024/08/006 |volume=2024 |doi-access=free}}</ref>

Muitos outros estudos foram publicados sobre: decaimento invisível de neutrinos, [[Neutrino inerte|neutrinos estéreis]], interações de neutrinos além do modelo padrão, buscas por [[matéria escura]], [[decoerência quântica]] em oscilações de neutrinos, múons atmosféricos, fluxo difuso de neutrinos, emissão de fonte pontual, [[Galáxia starburst|galáxias Starburst]], [[Supernova|supernova de colapso de núcleo]] e análises combinadas com outros experimentos como JUNO e [[Cherenkov Telescope Array|CTA]] . 

Além disso, com base em simulações detalhadas de [[Método de Monte Carlo|Monte Carlo]], as perspectivas dos detectores KM3NeT ORCA e ARCA foram apresentadas em diversas publicações. <ref>{{Citar periódico |título=Astronomy potential of KM3NeT/ARCA |periódico=The European Physical Journal C |ultimo=The KM3NeT Collaboration |ano=2024 |paginas=885 |arxiv=2402.08363 |doi=10.1140/epjc/s10052-024-13137-2 |volume=2024 |doi-access=free}}</ref> <ref>{{Citar periódico |título=Combined sensitivity of JUNO and KM3NeT/ORCA to the neutrino mass ordering |periódico=Journal of high energy physics |ultimo=The KM3NeT Collaboration |ano=2022 |paginas=1--31 |arxiv=2108.06293 |doi=10.1007/JHEP03(2022)055 |volume=2022 |doi-access=free}}</ref>

Uma lista completa de artigos científicos e técnicos do KM3NeT pode ser encontrada no INSPIRE-HEP  . O KM3NeT está empenhado em publicar seus resultados em [[Acesso aberto|periódicos de acesso aberto]].

== Relação com as instituições europeias ==
Em 2006, o KM3NeT foi incluído no roteiro do Fórum Estratégico Europeu sobre Infraestrutura de Pesquisa (ESFRI), que reconheceu como prioridade a infraestrutura de pesquisa do KM3NeT para as necessidades científicas da Europa pelos próximos 10 a 20 anos. O apoio foi renovado pelo Conselho da União Europeia para o período 2019-2026, permitindo, por exemplo, lançar o projeto KM3NeT-INFRADEV2 (2023-2025) para a implementação plena da infraestrutura de pesquisa KM3NeT  .

O KM3NeT se beneficiou de vários financiamentos por meio de programas europeus de pesquisa e inovação, incluindo o [[Programas-Quadro para pesquisa e desenvolvimento tecnológico|Horizonte 2020]] e o [[Horizon Europe|Horizonte Europa]] . Juntamente com isto, a implementação dos locais de instalação do KM3NeT também se beneficiou de financiamento através do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional ( [[Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional|FEDER]] ), confirmando o potencial económico, social e territorial do KM3NeT a nível regional.

Por fim, o KM3NeT participou de muitos projetos europeus, liderados por parceiros da Colaboração. Por exemplo, o KM3NeT participa da rede EMSO, fornecendo acesso de longo prazo para pesquisas em ciências da Terra e do Mar. O KM3NeT participou do projeto ASTERICS, <ref>{{Citar web|url=https://cordis.europa.eu/project/id/653477|titulo=ASTERICS project}}</ref> e ainda participa da iniciativa europeia [[European Open Science Cloud|EOSC]] para a Ciência Aberta, bem como do projeto relacionado ESCAPE. <ref>{{Citar web|url=https://projectescape.eu/|titulo=ESCAPE project}}</ref> Por último, mas não menos importante, o KM3NeT também está envolvido na ciência cidadã, sobretudo através do projeto REINFORCE. <ref>{{Citar web|url=https://www.reinforceeu.eu/|titulo=REINFORCE project}}</ref>

== Rede Global de Neutrinos ==
Juntamente com [[Antares (desambiguação)|ANTARES]], Baikal, [[IceCube]], P-ONE e RNO-G, KM3NeT faz parte da Rede Global de Neutrinos  .

== Galeria de imagens ==
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== Referências ==
{{Reflist}}{{Neutrino detectors}}
[[Categoria:Observatórios de neutrinos]]