Framework and tools for the simulation and analysis of the radio emission from air showers at IceCube. (1st June 2022)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Abbasi, R.; Ackermann, M.; Adams, J.; Aguilar, J.A.; Ahlers, M.; Ahrens, M.; Alameddine, J.M.; Alves, A.A.; Amin, N.M.; Andeen, K.; Anderson, T.; Anton, G.; Argüelles, C.; Ashida, Y.; Axani, S.; Bai, X.; Balagopal V., A.; Barwick, S.W.; Bastian, B.; Basu, V.; Baur, S.; Bay, R.; Beatty, J.J.; Becker, K.-H.; Becker Tjus, J.; Beise, J.; Bellenghi, C.; Benda, S.; BenZvi, S.; Berley, D.; Bernardini, E.; Besson, D.Z.; Binder, G.; Bindig, D.; Blaufuss, E.; Blot, S.; Boddenberg, M.; Bontempo, F.; Book, J.Y.; Borowka, J.; Böser, S.; Botner, O.; Böttcher, J.; Bourbeau, E.; Bradascio, F.; Braun, J.; Brinson, B.; Bron, S.; Brostean-Kaiser, J.; Burley, R.T.; Busse, R.S.; Campana, M.A.; Carnie-Bronca, E.G.; Chen, C.; Chen, Z.; Chirkin, D.; Choi, K.; Clark, B.A.; Clark, K.; Classen, L.; Coleman, A.; Collin, G.H.; Conrad, J.M.; Coppin, P.; Correa, P.; Cowen, D.F.; Cross, R.; Dappen, C.; Dave, P.; De Clercq, C.; DeLaunay, J.J.; Delgado López, D.; Dembinski, H.; Deoskar, K.; Desai, A.; Desiati, P.; de Vries, K.D.; de Wasseige, G.; de With, M.; DeYoung, T.; Diaz, A.; Díaz-Vélez, J.C.; Dittmer, M.; Dujmovic, H.; Dunkman, M.; DuVernois, M.A.; Ehrhardt, T.; Eller, P.; Engel, R.; Erpenbeck, H.; Evans, J.; Evenson, P.A.; Fan, K.L.; Fazely, A.R.; Fedynitch, A.; Feigl, N.; Fiedlschuster, S.; Fienberg, A.T.; Finley, C.; Fischer, L.; Fox, D.; Franckowiak, A.; Friedman, E.; Fritz, A.; Fürst, P.; Gaisser, T.K.; Gallagher, J.; Ganster, E.; Garcia, A.; Garrappa, S.; Gerhardt, L.; Ghadimi, A.; Glaser, C.; Glauch, T.; Glüsenkamp, T.; Goehlke, N.; Gonzalez, J.G.; Goswami, S.; Grant, D.; Grégoire, T.; Griswold, S.; Günther, C.; Gutjahr, P.; Haack, C.; Hallgren, A.; Halliday, R.; Halve, L.; Halzen, F.; Ha Minh, M.; Hanson, K.; Hardin, J.; Harnisch, A.A.; Haungs, A.; Hebecker, D.; Helbing, K.; Henningsen, F.; Hettinger, E.C.; Hickford, S.; Hignight, J.; Hill, C.; Hill, G.C.; Hoffman, K.D.; Hoshina, K.; Hou, W.; Huang, F.; Huber, M.; Huber, T.; Hultqvist, K.; Hünnefeld, M.; Hussain, R.; Hymon, K.; In, S.; Iovine, N.; Ishihara, A.; Jansson, M.; Japaridze, G.S.; Jeong, M.; Jin, M.; Jones, B.J.P.; Kang, D.; Kang, W.; Kang, X.; Kappes, A.; Kappesser, D.; Kardum, L.; Karg, T.; Karl, M.; Karle, A.; Katz, U.; Kauer, M.; Kellermann, M.; Kelley, J.L.; Kheirandish, A.; Kin, K.; Kintscher, T.; Kiryluk, J.; Klein, S.R.; Kochocki, A.; Koirala, R.; Kolanoski, H.; Kontrimas, T.; Köpke, L.; Kopper, C.; Kopper, S.; Koskinen, D.J.; Koundal, P.; Kovacevich, M.; Kowalski, M.; Kozynets, T.; Krupczak, E.; Kun, E.; Kurahashi, N.; Lad, N.; Lagunas Gualda, C.; Lanfranchi, J.L.; Larson, M.J.; Lauber, F.; Lazar, J.P.; Lee, J.W.; Leonard, K.; Leszczyńska, A.; Li, Y.; Lincetto, M.; Liu, Q.R.; Liubarska, M.; Lohfink, E.; Lozano Mariscal, C.J.; Lu, L.; Lucarelli, F.; Ludwig, A.; Luszczak, W.; Lyu, Y.; Ma, W.Y.; Madsen, J.; Mahn, K.B.M.; Makino, Y.; Mancina, S.; Mariş, I.C.; Martinez-Soler, I.; Maruyama, R.; McCarthy, S.; McElroy, T.; McNally, F.; Mead, J.V.; Meagher, K.; Mechbal, S.; Medina, A.; Meier, M.; Meighen-Berger, S.; Micallef, J.; Mockler, D.; Montaruli, T.; Moore, R.W.; Morse, R.; Moulai, M.; Mukherjee, T.; Naab, R.; Nagai, R.; Naumann, U.; Necker, J.; Nguyễn, L.V.; Niederhausen, H.; Nisa, M.U.; Nowicki, S.C.; Obertacke Pollmann, A.; Oehler, M.; Oeyen, B.; Olivas, A.; O'Sullivan, E.; Pandya, H.; Pankova, D.V.; Park, N.; Parker, G.K.; Paudel, E.N.; Paul, L.; Pérez de los Heros, C.; Peters, L.; Peterson, J.; Philippen, S.; Pieper, S.; Pizzuto, A.; Plum, M.; Popovych, Y.; Porcelli, A.; Prado Rodriguez, M.; Pries, B.; Przybylski, G.T.; Raab, C.; Rack-Helleis, J.; Raissi, A.; Rameez, M.; Rawlins, K.; Rea, I.C.; Rechav, Z.; Rehman, A.; Reichherzer, P.; Reimann, R.; Renzi, G.; Resconi, E.; Reusch, S.; Rhode, W.; Richman, M.; Riedel, B.; Roberts, E.J.; Robertson, S.; Roellinghoff, G.; Rongen, M.; Rott, C.; Ruhe, T.; Ryckbosch, D.; Rysewyk Cantu, D.; Safa, I.; Saffer, J.; Sampathkumar, P.; Sanchez Herrera, S.E.; Sandrock, A.; Santander, M.; Sarkar, S.; Sarkar, S.; Satalecka, K.; Schaufel, M.; Schieler, H.; Schindler, S.; Schmidt, T.; Schneider, A.; Schneider, J.; Schröder, F.G.; Schumacher, L.; Schwefer, G.; Sclafani, S.; Seckel, D.; Seunarine, S.; Sharma, A.; Shefali, S.; Shimizu, N.; Silva, M.; Skrzypek, B.; Smithers, B.; Snihur, R.; Soedingrekso, J.; Soldin, D.; Spannfellner, C.; Spiczak, G.M.; Spiering, C.; Stachurska, J.; Stamatikos, M.; Stanev, T.; Stein, R.; Stettner, J.; Stezelberger, T.; Stürwald, T.; Stuttard, T.; Sullivan, G.W.; Taboada, I.; Ter-Antonyan, S.; Thwaites, J.; Tilav, S.; Tischbein, F.; Tollefson, K.; Tönnis, C.; Toscano, S.; Tosi, D.; Trettin, A.; Tselengidou, M.; Tung, C.F.; Turcati, A.; Turcotte, R.; Turley, C.F.; Twagirayezu, J.P.; Ty, B.; Unland Elorrieta, M.A.; Valtonen-Mattila, N.; Vandenbroucke, J.; van Eijndhoven, N.; Vannerom, D.; van Santen, J.; Veitch-Michaelis, J.; Verpoest, S.; Walck, C.; Wang, W.; Watson, T.B.; Weaver, C.; Weigel, P.; Weindl, A.; Weiss, M.J.; Weldert, J.; Wendt, C.; Werthebach, J.; Weyrauch, M.; Whitehorn, N.; Wiebusch, C.H.; Willey, N.; Williams, D.R.; Wolf, M.; Wrede, G.; Wulff, J.; Xu, X.W.; Yanez, J.P.; Yildizci, E.; Yoshida, S.; Yu, S.; Yuan, T.; Zhang, Z.; Zhelnin, P.;
• Is Part Of: Journal of instrumentation. Volume 17:Number 6(2022)
• Publication Date: 2022-06-01
• Subjects: Simulation methods and programs -- Antennas -- Software architectures (event data models, frameworks and databases) -- Data analysis; Scientific apparatus and instruments -- Periodicals; 502.84
• DOI: 10.1088/1748-0221/17/06/P06026
• Languages: English
• ISSNs: 1748-0221

Abstract

Abstract: The Surface Enhancement of the IceTop air-shower array will include the addition of radio antennas and scintillator panels, co-located with the existing ice-Cherenkov tanks and covering an area of about 1 km 2 . Together, these will increase the sensitivity of the IceCube Neutrino Observatory to the electromagnetic and muonic components of cosmic-ray-induced air showers at the South Pole. The inclusion of the radio technique necessitates an expanded set of simulation and analysis tools to explore the radio-frequency emission from air showers in the 70 MHz to 350 MHz band. In this paper we describe the software modules that have been developed to work with time- and frequency-domain information within IceCube's existing software framework, IceTray, which is used by the entire IceCube collaboration. The software includes a method by which air-shower simulation, generated using CoREAS, can be reused via waveform interpolation, thus overcoming a significant computational hurdle in the field.