Lo studio di oggetti astrofisici extra-galattici e dei loro meccanismi di funzionamento, nonché la ricerca della materia oscura sono dei campi di grande interesse scientifico. I neutrini astrofisici di alta energia possono essere usati come portatori di informazione sulle sorgenti che li hanno emessi e possono essere rivelati, sulla Terra, per mezzo di grandi telescopi per neutrini come KM3NeT (dimensioni di più di 1 km cubo), che è in costruzione nel Mar Mediterraneo. Questi telescopi sono ottimizzati per la rivelazione di neutrini muonici che, interagendo nelle vicinanze dell'apparato sperimentale, danno luogo ad un muone, che, libero di viaggiare per lunghe distanze in acqua, può essere rivelato e la sua traccia ricostruita grazie alla luce Cherenkov indotta dal suo passaggio nel mezzo. Per questo, KM3NeT consisterà in un array tridimensionale di foto-sensori disposti su stringhe verticali ancorate al fondo marino. La caratteristica nuova di KM3NeT sta nell'uso di moduli ottici con all'interno 31 mini-fotomoltiplicatori (PMT), questo permette di incrementare le informazioni sulla direzione degli eventi osservati e le risoluzioni spaziali e temporali dei segnali e quindi una migliore ricostruzione delle tracce dei muoni originati dalle interazioni di neutrini. A questo scopo è fondamentale una corretta calibrazione dei PMT. Il progetto di ricerca qui presentato si pone l'obiettivo di usare il fondo di fotoni prodotto dal decadimento del Potassio 40 disciolto in mare come utile strumento per la calibrazione dei PMT all'interno dei singoli moduli ottici. Le coppie di fotoni originate nel decadimento possono essere viste da PMT adiacenti "contemporaneamente": lo studio dei tempi di arrivo dei segnali permette di calibrare l'elettronica dei PMT e di valutarne l'efficienza, inoltre, la frequenza temporale dei segnali del 40K può fornire una stima della stabilità del guadagno dei PMT.
Una delle grandi potenzialità di KM3NeT è dovuta alla posizione del rivelatore nell'emisfero settentrionale, questo fa si che la zona di spazio vista dal detector e che sarà possibile indagare, comprenda il piano galattico, che è la zona con la più alta densità di sorgenti astrofisiche di interesse. Oltretutto il campo di vista del rivelatore è anche complementare a quello di IceCube.
Fondamentale è anche il fatto che KM3NeT userà, rispetto ad IceCube, metodologie diverse per la ricostruzione di tracce di eventi che permettono di avere risoluzioni angolari ed energetiche migliori. Bisogna infatti considerare che la dispersione dei segnali in ghiaccio è peggiore rispetto a quella che si ha in acqua.
Per la prima volta viene costruito un rivelatore di grandi dimensioni ad una profondità mai raggiunta prima per questo tipo di esperimenti: 3500 m. A queste profondità la purezza dell'acqua e l'assenza di bioluminescenza garantiscono di avere le migliori condizioni per la presa dati.
Inoltre le stringhe dei blocchi ARCA hanno una composizione ottimizzata: alte 700 m con i 18 DOM a 36 m di distanza gli uni dagli altri, fatti salvi i primi 80 m dal fondo. Ogni stringa, di struttura flessibile, è fissata al fondo marino e tenuta ferma da una boa in superficie. I PMT e l'elettronica di read-out sono ospitati all'interno delle sfere, resistenti alla pressione, dei DOM. Ogni DOM ha un diametro di 17 pollici e comprende due emisferi separati: uno rivolto verso l'alto con 12 PMT e il secondo verso il basso con 19 PMT.
Proprio l'uso di 31 mini PMT in un DOM invece dei classici singoli PMT per DOM, permette di avere una maggiore area di foto-catodo (dalle 3 alle 4 volte più grande), una maggiore efficacia nella rivelazione di segnali composti da più di un fotone e anche di esplorare un volume maggiore: per esempio verso l'alto. Questa configurazione, la prima mai sperimentata in questo tipo di rivelatori, è fondamentale nel tipo di analisi come la misura del fondo del 40K. Infatti, questo DOM multi-PMT, consente di ottenere informazioni molto più precise di prima sulla direzione di provenienza dei segnali e quindi sull'efficienza della stima dei parametri caratteristici dell'elettronica che è possibile ricavare dalle misure del fondo di 40K.
Ci si aspetta quindi di avere dei risultati potenzialmente di grande rilevanza scientifica.