Differential Sensitivity of the KM3NeT/ARCA detector to a diffuse neutrino flux and to point-like source emission: Exploring the case of the Starburst Galaxies

Aiello, S.; Albert, A.; Alshamsi, M.; Garre, S. Alves; Aly, Z.; Ambrosone, A.; Ameli, F.; Andre, M.; Androutsou, E.; Anguita, M.; Aphecetche, L.; Ardid, M.; Ardid, S.; Atmani, H.; Aublin, J.; Badaracco, F.; Bailly-Salins, L.; Bardačová, Z.; Baret, B.; Bariego-Quintana, A.; du Pree, S. Basegmez; Becherini, Y.; Bendahman, M.; Benfenati, F.; Benhassi, M.; Benoit, D. M.; Berbee, E.; Bertin, V.; Biagi, S.; Boettcher, M.; Bonanno, D.; Boumaaza, J.; Bouta, M.; Bouwhuis, M.; Bozza, C.; Bozza, R. M.; H. Brânzaş, Null; Bretaudeau, F.; Breuhaus, M.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Bruno, R.; Buis, E.; Buompane, R.; Busto, J.; Caiffi, B.; Calvo, D.; Campion, S.; Capone, A.; Carenini, F.; Carretero, V.; Cartraud, T.; Castaldi, P.; Cecchini, V.; Celli, S.; Cerisy, L.; Chabab, M.; Chadolias, M.; Chen, A.; Cherubini, S.; Chiarusi, T.; Circella, M.; Cocimano, R.; Coelho, J. A. B.; Coleiro, A.; Coniglione, R.; Coyle, P.; Creusot, A.; Cuttone, G.; Dallier, R.; Darras, Y.; De Benedittis, A.; De Martino, B.; Decoene, V.; Del Burgo, R.; Del Rosso, I.; Di Mauro, L. S.; Di Palma, I.; Díaz, A. F.; Diaz, C.; Diego-Tortosa, D.; Distefano, C.; Domi, A.; Donzaud, C.; Dornic, D.; Dörr, M.; Drakopoulou, E.; Drouhin, D.; Dvornický, R.; Eberl, T.; Eckerová, E.; Eddymaoui, A.; van Eeden, T.; Eff, M.; van Eijk, D.; El Bojaddaini, I.; El Hedri, S.; Enzenhöfer, A.; Ferrara, G.; Filipović, M. D.; Filippini, F.; Franciotti, D.; Fusco, L. A.; Gabriel, J.; Gagliardini, S.; Gal, T.; Méndez, J. García; Soto, A. Garcia; Oliver, C. Gatius; Geißelbrecht, N.; Ghaddari, H.; Gialanella, L.; Gibson, B. K.; Giorgio, E.; Goos, I.; Goswami, P.; Goupilliere, D.; Gozzini, S. R.; Gracia, R.; Graf, K.; Guidi, C.; Guillon, B.; Gutiérrez, M.; van Haren, H.; Heijboer, A.; Hekalo, A.; Hennig, L.; Hernández-Rey, J. J.; Ibnsalih, W. Idrissi; Illuminati, G.; de Jong, M.; de Jong, P.; Jung, B. J.; Kalaczyński, P.; Kalekin, O.; Katz, U. F.; Kistauri, G.; Kopper, C.; Kouchner, A.; Kueviakoe, V.; Kulikovskiy, V.; Kvatadze, R.; Labalme, M.; Lahmann, R.; Larosa, G.; Lastoria, C.; Lazo, A.; Stum, S. Le; Lehaut, G.; Leonora, E.; Lessing, N.; Levi, G.; Clark, M. Lindsey; Longhitano, F.; Magnani, F.; Majumdar, J.; Malerba, L.; Mamedov, F.; Mańczak, J.; Manfreda, A.; Manzaneda, M.; Marconi, M.; Margiotta, A.; Marinelli, A.; Markou, C.; Martin, L.; Martínez-Mora, J. A.; Marzaioli, F.; Mastrodicasa, M.; Mastroianni, S.; Miccichè, S.; Miele, G.; Migliozzi, P.; Migneco, E.; Mitsou, M. L.; Mollo, C. M.; Morales-Gallegos, L.; Morga, M.; Moussa, A.; Mateo, I. Mozun; Muller, R.; Musone, M. R.; Musumeci, M.; Navas, S.; Nayerhoda, A.; Nicolau, C. A.; Nkosi, B.; Fearraigh, B. Ó; Oliviero, V.; Orlando, A.; Oukacha, E.; Paesani, D.; González, J. Palacios; Papalashvili, G.; Parisi, V.; Gomez, E. J. Pastor; Păun, A. M.; Păvălaş, G. E.; Martínez, S. Peña; Perrin-Terrin, M.; Perronnel, J.; Pestel, V.; Pestes, R.; Piattelli, P.; Poirè, C.; Popa, V.; Pradier, T.; Prado, J.; Pulvirenti, S.; Quéméner, G.; Quiroz-Rangel, C. A.; Rahaman, U.; Randazzo, N.; Randriatoamanana, R.; Razzaque, S.; Rea, I. C.; Real, D.; Riccobene, G.; Robinson, J.; Romanov, A.; Šaina, A.; Greus, F. Salesa; Samtleben, D. F. E.; Losa, A. Sánchez; Sanfilippo, S.; Sanguineti, M.; Santonastaso, C.; Santonocito, D.; Sapienza, P.; Schnabel, J.; Schumann, J.; Schutte, H. M.; Seneca, J.; Sennan, N.; Setter, B.; Sgura, I.; Shanidze, R.; Sharma, A.; Shitov, Y.; Šimkovic, F.; Simonelli, A.; Sinopoulou, A.; Smirnov, M. V.; Spisso, B.; Spurio, M.; Stavropoulos, D.; Štekl, I.; Taiuti, M.; Tayalati, Y.; Thiersen, H.; Tosta e Melo, I.; Tragia, E.; Trocmé, B.; Tsourapis, V.; Tudorache, A.; Tzamariudaki, E.; Vacheret, A.; Melchor, A. Valer; Valsecchi, V.; Van Elewyck, V.; Vannoye, G.; Vasileiadis, G.; de Sola, F. Vazquez; Verilhac, C.; Veutro, A.; Viola, S.; Vivolo, D.; Wilms, J.; de Wolf, E.; Yepes-Ramirez, H.; Zarpapis, G.; Zavatarelli, S.; Zegarelli, A.; Zito, D.; Zornoza, J. D.; Zúñiga, J.; Zywucka, N.

doi:10.1016/j.astropartphys.2024.102990

KM3NeT/ARCA is a Cherenkov neutrino telescope under construction in the Mediterranean sea, optimised for the detection of astrophysical neutrinos with energies above similar to 1 TeV. In this work, using Monte Carlo simulations including all-flavour neutrinos, the integrated and differential sensitivities for KM3NeT/ARCA are presented considering the case of a diffuse neutrino flux as well as extended and point-like neutrino sources. This analysis is applied to Starburst Galaxies demonstrating that the detector has the capability of tracing TeV neutrinos from these sources. Remarkably, after eight years, a hard power-law spectrum from the nearby Small Magellanic Cloud can be constrained. The sensitivity and discovery potential for NGC 1068 is also evaluated showing that KM3NeT/ARCA will discriminate between different astrophysical components of the measured neutrino flux after 3 years of data taking.