Articolo divulgativo sull'astrofisica con neutrini

Materiale introduttivo sulla fisica e astrofisica con neutrin

Results from the ANTARES Neutrino Telescope with Six Years of Data

Abstract The ANTARES neutrino telescope, completed in 2008, is the largest neutrino telescope in the Northern hemisphere. Located at a depth of 2.5 km in the Mediterranean Sea, 40 km off the Toulon shore, its main goal is the search for high energy neutrinos of astrophysical origin. In this paper we review the main physics results, ranging from searches for steady point sources and diffuse fluxes of neutrinos, to multi-messenger analyses and particle physics

Prospettive per nuovi orizzonti nell'astrofisica

L'astrofisica ha avuto sviluppi straordinari negli ultimi 80 anni grazie all'avvento di nuove bande osservative nella radiazione elettromagnetica; dai radiotelescopi e telescopi all'infrarosso sulla superficie della Terra, ai telescopi per raggi ultravioletti, raggi-X e raggi-gamma trasportati fuori dall'atmosfera terrestre da satelliti. Buona parte, se non la totalità, della radiazione rilevata dai tradizionali telescopi ottici e da questi nuovi strumenti viene emessa da processi che coinvolgono elettroni. Tuttavia, l'Universo è elettricamente neutro e altrettanti protoni sono presenti. I protoni, essendo più massivi degli elettroni, emettono meno radiazione elettromagnetica. Sinora, l'astrofisica he ricevuto poche informazioni sui processi di alta energia che coinvolgono protoni, nuclei e particelle instabili che, come protoni e neutroni, sono composte da quark. Complessivamente, le particelle con struttura a quark sono chiamate adroni. Gli ultimi anni hanno visto la nascita di due nuove tecniche osservative dell'Universo: i telescopi per neutrini e i rivelatori di onde gravitazionali. I neutrini possono essere prodotti solo da processi che coinvolgono adroni. Anche le onde gravitazionali sono emesse da oggetti massivi e compatti, tra cui le stelle di neutroni. In definitiva, sia i neutrini che le onde gravitazionali trasportano informazioni relative alle regioni dell'Universo dove dominano i processi che coinvolgono adroni. Nei prossimi anni, le nuove generazioni di telescopi di neutrini e onde gravitazionali permetteranno di avere informazioni sulle proprietà degli oggetti astrofisici in cui le interazioni degli adroni lasciano un segnale più visibile di quello degli elettroni, e che sinora non eravamo capaci di osservare. In questo articolo, passo brevemente in rassegna lo stato e le possibili prospettive di questo settore di ricerca

Prospettive per nuovi orizzonti nell'astrofisica

L'astrofisica ha avuto sviluppi straordinari negli ultimi 80 anni grazie all'avvento di nuove bande osservative nella radiazione elettromagnetica; dai radiotelescopi e telescopi all'infrarosso sulla superficie della Terra, ai telescopi per raggi ultravioletti, raggi-X e raggi-gamma trasportati fuori dall'atmosfera terrestre da satelliti. Buona parte, se non la totalità, della radiazione rilevata dai tradizionali telescopi ottici e da questi nuovi strumenti viene emessa da processi che coinvolgono elettroni. Tuttavia, l'Universo è elettricamente neutro e altrettanti protoni sono presenti. I protoni, essendo più massivi degli elettroni, emettono meno radiazione elettromagnetica. Sinora, l'astrofisica he ricevuto poche informazioni sui processi di alta energia che coinvolgono protoni, nuclei e particelle instabili che, come protoni e neutroni, sono composte da quark. Complessivamente, le particelle con struttura a quark sono chiamate adroni. Gli ultimi anni hanno visto la nascita di due nuove tecniche osservative dell'Universo: i telescopi per neutrini e i rivelatori di onde gravitazionali. I neutrini possono essere prodotti solo da processi che coinvolgono adroni. Anche le onde gravitazionali sono emesse da oggetti massivi e compatti, tra cui le stelle di neutroni. In definitiva, sia i neutrini che le onde gravitazionali trasportano informazioni relative alle regioni dell'Universo dove dominano i processi che coinvolgono adroni. Nei prossimi anni, le nuove generazioni di telescopi di neutrini e onde gravitazionali permetteranno di avere informazioni sulle proprietà degli oggetti astrofisici in cui le interazioni degli adroni lasciano un segnale più visibile di quello degli elettroni, e che sinora non eravamo capaci di osservare. In questo articolo, passo brevemente in rassegna lo stato e le possibili prospettive di questo settore di ricerca

Astrophysical sources and acceleration mechanisms

Multi-messenger astronomy provides for the observation of the same astronomical event with different kind of telescopes at the same time: optical observations, X-rays, gamma-ray bursts, neutrinos and, most recently, gravitational waves are just few examples of the several points of view from which an astronomical event can be observed and analyzed. Cosmic rays play an important role in multi-messenger astronomy and, for this reason, it is important to deepen the study of their sources and to understand the mechanisms behind their acceleration in astronomical environments

Identification of a cold shock transcriptional enhancer of the Escherichia coli gene encoding nucleoid protein H-NS

The hns (27 min) gene encoding the 15.4-kDa nucleoid protein H-NS was shown to belong to the cold shock regulon of Escherichia coli, its expression being enhanced 3- to 4-fold during the growth lag that follows a shift from 37 degrees C to 10 degrees C. A 110-base-pair (bp) DNA fragment containing the promoter of hns fused to a promoterless cat gene (hns-cat fusion) conferred a similar cold shock response to the expression of chloramphenicol acetyltransferase (CAT) activity in vivo and in coupled transcription-translation systems prepared with extracts of cold-shocked cells. Extracts of the same cells produce a specific gel shift of the 110-bp DNA fragment and this fragment, immobilized on a solid support, specifically retains a single 7-kDa protein present only in cold-shocked cells that was found to be identical to F10.6 (CS7.4), the product of cspA. This purified protein, which is homologous to human DNA-binding protein YB-1, recognizes some feature of the 110-bp promoter region of hns and acts as a cold shock transcriptional activator of this gene since it stimulates the expression of CAT activity and of cat transcription in in vitro systems programmed with plasmid DNA carrying the hns-cat fusion

Event reconstruction for KM3NeT/ORCA using convolutional neural networks

The KM3NeT research infrastructure is currently under construction at two locations in the Mediterranean Sea. The KM3NeT/ORCA water-Cherenkov neutrino detector off the French coast will instrument several megatons of seawater with photosensors. Its main objective is the determination of the neutrino mass ordering. This work aims at demonstrating the general applicability of deep convolutional neural networks to neutrino telescopes, using simulated datasets for the KM3NeT/ORCA detector as an example. To this end, the networks are employed to achieve reconstruction and classification tasks that constitute an alternative to the analysis pipeline presented for KM3NeT/ORCA in the KM3NeT Letter of Intent. They are used to infer event reconstruction estimates for the energy, the direction, and the interaction point of incident neutrinos. The spatial distribution of Cherenkov light generated by charged particles induced in neutrino interactions is classified as shower- or track-like, and the main background processes associated with the detection of atmospheric neutrinos are recognized. Performance comparisons to machine-learning classification and maximum-likelihood reconstruction algorithms previously developed for KM3NeT/ORCA are provided. It is shown that this application of deep convolutional neural networks to simulated datasets for a large-volume neutrino telescope yields competitive reconstruction results and performance improvements with respect to classical approaches