Studying Bioluminescence Flashes with the ANTARES Deep Sea Neutrino Telescope
N. Reeb
,
S. Hutschenreuter
,
P. Zehetner
,
T. Ensslin
,
A. Albert
(1, 2)
,
S. Alves
,
M. André
,
M. Anghinolfi
,
G. Anton
,
M. Ardid
,
J.-J. Aubert
(3)
,
J. Aublin
(4)
,
B. Baret
(4)
,
S. Basa
(5)
,
B. Belhorma
,
M. Bendahman
(4)
,
V. Bertin
(3)
,
S. Biagi
,
M. Bissinger
,
J. Boumaaza
,
M. Bouta
,
M.C. Bouwhuis
,
H. Brânza¸s
,
R. Bruijn
,
J. Brunner
(3)
,
J. Busto
(3)
,
B. Caiffi
,
A. Capone
,
L. Caramete
,
J. Carr
(3)
,
V. Carretero
,
S. Celli
,
M. Chabab
,
T.N. Chau
(4)
,
R. Cherkaoui El Moursli
,
T. Chiarusi
,
M. Circella
,
A. Coleiro
(4)
,
M. Colomer-Molla
(4)
,
R. Coniglione
,
P. Coyle
(3)
,
A. Creusot
(4)
,
A.F. Díaz
,
G. de Wasseige
(4)
,
A. Deschamps
(6)
,
C. Distefano
,
I. Di Palma
,
A. Domi
,
C. Donzaud
(4, 7)
,
D. Dornic
(3)
,
D. Drouhin
(1, 2)
,
T. Eberl
,
T. van Eeden
,
N. El Khayati
,
A. Enzenhöfer
(3)
,
P. Fermani
,
G. Ferrara
,
F. Filippini
,
L. Fusco
(3)
,
Y. Gatelet
(4)
,
P. Gay
(8, 4)
,
H. Glotin
(9)
,
R. Gozzini
,
R. Gracia Ruiz
,
K. Graf
,
C. Guidi
,
S. Hallmann
,
H. van Haren
,
A.J. Heijboer
,
Y. Hello
(6)
,
J.J. Hernández-Rey
,
J. Hößl
,
J. Hofestädt
,
F. Huang
(1)
,
G. Illuminati
(4)
,
C.W. James
,
B. Jisse-Jung
,
M. de Jong
,
P. de Jong
,
M. Jongen
,
M. Kadler
,
O. Kalekin
,
U. Katz
,
N.R. Khan-Chowdhury
,
A. Kouchner
(4)
,
I. Kreykenbohm
,
V. Kulikovskiy
,
R. Lahmann
,
R. Le Breton
(4)
,
D. Lefèvre
(10)
,
E. Leonora
,
G. Levi
,
M. Lincetto
(3)
,
D. Lopez-Coto
,
S. Loucatos
(11, 4)
,
L. Maderer
(4)
,
J. Manczak
,
M. Marcelin
(5)
,
A. Margiotta
,
A. Marinelli
,
J.A. Martínez-Mora
,
K. Melis
,
P. Migliozzi
,
A. Moussa
,
R. Muller
,
L. Nauta
,
S. Navas
,
E. Nezri
(5)
,
B. O'Fearraigh
,
M. Organokov
(1)
,
G.E. Pavalas
,
C. Pellegrino
,
M. Perrin-Terrin
(3)
,
P. Piattelli
,
C. Pieterse
,
C. Poirè
,
V. Popa
,
T. Pradier
(1)
,
N. Randazzo
,
S. Reck
,
G. Riccobene
,
A. Romanov
,
A. Sánchez-Losa
,
F. Salesa Greus
,
D.F.E. Samtleben
,
M. Sanguineti
,
P. Sapienza
,
J. Schnabel
,
J. Schumann
,
F. Schüssler
(11)
,
M. Spurio
,
Th. Stolarczyk
(11)
,
M. Taiuti
,
Y. Tayalati
,
S.J. Tingay
,
B. Vallage
(11, 4)
,
V. van Elewyck
(4, 12)
,
F. Versari
(4)
,
S. Viola
,
D. Vivolo
,
J. Wilms
,
S. Zavatarelli
,
A. Zegarelli
,
J.D. Zornoza
,
J. Zúñiga
1
IPHC -
Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
2 Université de Haute-Alsace (UHA) - Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar
3 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
4 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
5 LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
6 GEOAZUR 7329 - Géoazur
7 UP11 - Université Paris-Sud - Paris 11
8 LPC - Laboratoire de Physique de Clermont
9 LIS - Laboratoire d'Informatique et des Systèmes (LIS) (Marseille, Toulon)
10 MIO - Institut méditerranéen d'océanologie
11 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
12 IUF - Institut universitaire de France
2 Université de Haute-Alsace (UHA) - Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar
3 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
4 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
5 LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
6 GEOAZUR 7329 - Géoazur
7 UP11 - Université Paris-Sud - Paris 11
8 LPC - Laboratoire de Physique de Clermont
9 LIS - Laboratoire d'Informatique et des Systèmes (LIS) (Marseille, Toulon)
10 MIO - Institut méditerranéen d'océanologie
11 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
12 IUF - Institut universitaire de France
N. Reeb
- Fonction : Auteur
S. Hutschenreuter
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P. Zehetner
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T. Ensslin
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A. Albert
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- IdHAL : arnauld-albert
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- IdRef : 060741724
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- Fonction : Auteur
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- PersonId : 835874
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- IdRef : 111138078
B. Baret
- Fonction : Auteur
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- IdRef : 083524258
B. Belhorma
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S. Biagi
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J. Boumaaza
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M. Bouta
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M.C. Bouwhuis
- Fonction : Auteur
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- Fonction : Auteur
R. Bruijn
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B. Caiffi
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R. Cherkaoui El Moursli
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- Fonction : Auteur
- PersonId : 1049747
- IdHAL : doriane-drouhin
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- IdRef : 070755523
T. Eberl
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N.R. Khan-Chowdhury
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S. Zavatarelli
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A. Zegarelli
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J.D. Zornoza
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J. Zúñiga
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Résumé
We develop a novel technique to exploit the extensive data sets provided by underwater neutrino telescopes to gain information on bioluminescence in the deep sea. The passive nature of the telescopes gives us the unique opportunity to infer information on bioluminescent organisms without actively interfering with them. We propose a statistical method that allows us to reconstruct the light emission of individual organisms, as well as their location and movement. A mathematical model is built to describe the measurement process of underwater neutrino telescopes and the signal generation of the biological organisms. The Metric Gaussian Variational Inference algorithm is used to reconstruct the model parameters using photon counts recorded by the neutrino detectors. We apply this method to synthetic data sets and data collected by the ANTARES neutrino telescope. The telescope is located 40 km off the French coast and fixed to the sea floor at a depth of 2475 m. The runs with synthetic data reveal that we can reliably model the emitted bioluminescent flashes of the organisms. Furthermore, we find that the spatial resolution of the localization of light sources highly depends on the configuration of the telescope. Precise measurements of the efficiencies of the detectors and the attenuation length of the water are crucial to reconstruct the light emission. Finally, the application to ANTARES data reveals the first precise localizations of bioluminescent organisms using neutrino telescope data.
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Limnology Ocean Methods - 2023 - Reeb - Studying bioluminescence flashes with the ANTARES deep‐sea neutrino telescope.pdf (2.21 Mo)
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