The main objectives of the KM3NeT Collaboration are i) the discovery and subsequent observation of high-energy neutrino sources in the Universe and ii) the determination of the mass hierarchy of neutrinos. These objectives are strongly motivated by two recent important discoveries, namely: 1) The high-energy astrophysical neutrino signal reported by IceCube and 2) the sizable contribution of electron neutrinos to the third neutrino mass eigenstate as reported by Daya Bay, Reno and others. To meet these objectives, the KM3NeT Collaboration plans to build a new Research Infrastructure consisting of a network of deep-sea neutrino telescopes in the Mediterranean Sea. A phased and distributed implementation is pursued which maximises the access to regional funds, the availability of human resources and the synergetic opportunities for the earth and sea sciences community. Three suitable deep-sea sites are identified, namely off-shore Toulon (France), Capo Passero (Italy) and Pylos (Greece). The infrastructure will consist of three so-called building blocks. A building block comprises 115 strings, each string comprises 18 optical modules and each optical module comprises 31 photo-multiplier tubes. Each building block thus constitutes a 3-dimensional array of photo sensors that can be used to detect the Cherenkov light produced by relativistic particles emerging from neutrino interactions. Two building blocks will be configured to fully explore the IceCube signal with different methodology, improved resolution and complementary field of view, including the Galactic plane. One building block will be configured to precisely measure atmospheric neutrino oscillations.

Abstract The measurement of the flux of muons produced in cosmic ray air showers is essential for the study of primary cosmic rays. Such measurements are important in extensive air shower detectors to assess the energy spectrum and the chemical composition of the cosmic ray flux, complementary to the information provided by fluorescence detectors. Detailed simulations of the cosmic ray air showers are carried out, using codes such as CORSIKA, to estimate the muon flux at sea level. These simulations are based on the choice of hadronic interaction models, for which improvements have been implemented in the post-LHC era. In this work, a deficit in simulations that use state-of-the-art QCD models with respect to the measurement deep underwater with the KM3NeT neutrino detectors is reported. The KM3NeT/ARCA and KM3NeT/ORCA neutrino telescopes are sensitive to TeV muons originating mostly from primary cosmic rays with energies around 10 TeV. The predictions of state-of-the-art QCD models show that the deficit with respect to the data is constant in zenith angle; no dependency on the water overburden is observed. The observed deficit at a depth of several kilometres is compatible with the deficit seen in the comparison of the simulations and measurements at sea level.

In the field of rare event physics, it is common to have huge masses of organic liquid scintillator as detection medium. In particular, they are widely used to study neutrino properties or astrophysical neutrinos. Thanks to its safety properties (such as low toxicity and high flash point) and easy scalability, linear alkyl benzene is the most common solvent used to produce liquid scintillators for large mass experiments. The knowledge of the refractive index is a pivotal point to understand the detector response, as this quantity (and its wavelength dependence) affects the Cherenkov radiation and photon propagation in the medium. In this paper, we report the measurement of the refractive index of the JUNO liquid scintillator between 260–1064 nm performed with two different methods to cover wide range of refractive index (an ellipsometer and a refractometer), with a sub percent level precision. In addition, we used an interferometer to measure the group velocity in the JUNO liquid scintillator and verify the expected value derived from the refractive index measurements.

The KM3NeT Collaboration is building an underwater neutrino observatory at the bottom of the Mediterranean Sea, consisting of two neutrino telescopes, both composed of a three-dimensional array of light detectors, known as digital optical modules. Each digital optical module contains a set of 31 three-inch photomultiplier tubes distributed over the surface of a 0.44 m diameter pressure-resistant glass sphere. The module also includes calibration instruments and electronics for power, readout, and data acquisition. The power board was developed to supply power to all the elements of the digital optical module. The design of the power board began in 2013, and ten prototypes were produced and tested. After an exhaustive validation process in various laboratories within the KM3NeT Collaboration, a mass production batch began, resulting in the construction of over 1200 power boards so far. These boards were integrated in the digital optical modules that have already been produced and deployed, which total 828 as of October 2023. In 2017, an upgrade of the power board, to increase reliability and efficiency, was initiated. The validation of a pre-production series has been completed, and a production batch of 800 upgraded boards is currently underway. This paper describes the design, architecture, upgrade, validation, and production of the power board, including the reliability studies and tests conducted to ensure safe operation at the bottom of the Mediterranean Sea throughout the observatory’s lifespan.