Ice Cube Neutrino-Teleskop am Südpol 2004-2011 Olivia Mini 2010

Ice CubeIce CubeNeutrino-Teleskop am SüdpolNeutrino-Teleskop am Südpol

2004-20112004-2011Olivia MiniOlivia Mini

20102010

AblaufAblauf MotivationMotivation DetektionDetektion Ice Cube AufbauIce Cube Aufbau Rekonstruktion der DatenRekonstruktion der Daten Aktueller StandAktueller Stand

Motivation: NeutrinosMotivation: NeutrinosNeutrinos entstehen bei Kernreaktionen Neutrinos entstehen bei Kernreaktionen und radioaktiven Zerfällenund radioaktiven Zerfällen

Wichtige astrophysikalische Quellen:Wichtige astrophysikalische Quellen:

Supernova/Gammastrahlen – ExplosionenSupernova/Gammastrahlen – Explosionen Sternkollaps/ Neutronenstern-KollisonenSternkollaps/ Neutronenstern-Kollisonen Urknall -> Hintergrundstrahlung … Urknall -> Hintergrundstrahlung …

Unvorstellbar viele Neutrinos, Unvorstellbar viele Neutrinos, mit Energien bis zu 10^20 eVmit Energien bis zu 10^20 eV

Wo und Wann finden solche Ereignisse statt, Wo und Wann finden solche Ereignisse statt, wie kommen solche Energien zustande?wie kommen solche Energien zustande?

Wieso Neutrino‘sWieso Neutrino‘sNeutrinos sind gute ÜbermittlerNeutrinos sind gute Übermittler

Keine magn. Ablenkung -> Geradlinige FortbewegungKeine magn. Ablenkung -> Geradlinige Fortbewegung WW nur schwach -> fast keine AbsorptionWW nur schwach -> fast keine Absorption Unendlich stabil dh. zerfallen nicht.Unendlich stabil dh. zerfallen nicht.

DetektionDetektion Indirekte Detektion über schwache WW mit EiskernenIndirekte Detektion über schwache WW mit Eiskernen Je nach Neutrino-Flavor entsteht Muon, Elektron oder TauJe nach Neutrino-Flavor entsteht Muon, Elektron oder Tau Elektron -> shower (WW mit Kern oder Elektronen)Elektron -> shower (WW mit Kern oder Elektronen) TauTau -> Lebensdauer: -> Lebensdauer: 3,4 e−13 s (Absorbtionslänge 100 m)3,4 e−13 s (Absorbtionslänge 100 m) MuonMuon -> Lebensdauer: -> Lebensdauer: 2,197 e−6 s (Absorbtionslänge 1-10 km)2,197 e−6 s (Absorbtionslänge 1-10 km)

Muon behält ungefähr die Richtung des NeutrinosMuon behält ungefähr die Richtung des Neutrinos

Cherenkov-LichtCherenkov-Licht Geladenes Teilchen in dielektrischem MediumGeladenes Teilchen in dielektrischem Medium Polarisation der umliegenden Eisatome -> LichtPolarisation der umliegenden Eisatome -> Licht v>c/n ->asymmetrische Pol. -> konstruktive Interferenz v>c/n ->asymmetrische Pol. -> konstruktive Interferenz

LichtdetektionLichtdetektion

PhotomultiplierPhotomultiplier Muon-> HohlkegelMuon-> Hohlkegel Elektron -> PunktquelleElektron -> Punktquelle Tau -> 2 PunktquellenTau -> 2 Punktquellen

Eis:Eis: Transparent, reinTransparent, rein Frei von radioaktivem Frei von radioaktivem

ZerfallZerfall

1 km^3 in Tiefe von 1.4 km:1 km^3 in Tiefe von 1.4 km: Grosse AngriffsflächeGrosse Angriffsfläche Hoher Druck -> hohe Dichte, keine Hoher Druck -> hohe Dichte, keine

LufteinschlüsseLufteinschlüsse Abgeschirmt von Abgeschirmt von

OberflächenstrahlungOberflächenstrahlung

Detektoraufbau im EisDetektoraufbau im Eis

Quader:Quader:80 Kabel x 60 DOM‘s80 Kabel x 60 DOM‘s

-> 4800 DOM‘s-> 4800 DOM‘s

E>100 GeVE>100 GeV

Deep CoreDeep Core E > 10 GeVE > 10 GeV

PhotoverviePhotoverviel-facherl-facher

Analog-Analog-Digital Digital UmsetzerUmsetzer

StromzufuhStromzufuhrr

Druckfestes Druckfestes GehäuseGehäuse

An der OberflächeAn der Oberfläche 2 Tanks pro 2 Tanks pro

KabelKabel 2 DOM pro Tank2 DOM pro Tank

E<300 TeVE<300 TeV

Daten FilterungDaten Filterung

Atmosphärische Atmosphärische MuonenMuonen

500 500 000:1000:1

Shower

Neutrino

Ice CubeErde=Filte

r

Zusätzlich:Selektion durch Energiebetrachtungen

RekonstruktionRekonstruktionFarbe= AnkunftszeitFarbe= AnkunftszeitGrösse= Anzahl PhotonenGrösse= Anzahl Photonen

Monte-Carlo-Monte-Carlo-Simulation:Simulation:

Berechnung einer Berechnung einer Funktion für Bewegung Funktion für Bewegung von Licht in Eisvon Licht in Eis

Maximum Likelihood Maximum Likelihood MethodeMethode

Berechnet die Warsch. Berechnet die Warsch. verschiedener Track verschiedener Track Positionen, Richtungen Positionen, Richtungen und Energien.und Energien.

(benutzt Lichtfunktion)(benutzt Lichtfunktion)

KonstruktionsstandKonstruktionsstandKonstruktionsperiode: 3 Monate Konstruktionsperiode: 3 Monate

(Antarktischer (Antarktischer Sommer)Sommer)

2004 Beginn Ice Cube Konstruktion2004 Beginn Ice Cube Konstruktion 2010 -> 79 Kabel, 148 Tanks2010 -> 79 Kabel, 148 Tanks 2011 -> 86 Kabel, 160 Tanks2011 -> 86 Kabel, 160 Tanks

Messungen seit Beginn der KonstruktionMessungen seit Beginn der Konstruktion

Neutrino-PunktquellenNeutrino-Punktquellen(Messung mit halbem Detektor(Messung mit halbem Detektor

während halbem Jahr)während halbem Jahr)

->keine signifikanten Punktquellen->keine signifikanten Punktquellen

Warsch. Warsch. einereinerNeutrinoNeutrinoPunktquellePunktquelle

Kosmische StrahlungKosmische Strahlung

IceCube & Ice TopIceCube & Ice Top->Anisotropie der eintreffenden Muonen->Anisotropie der eintreffenden MuonenErklärung: galaktische Magnetfelder, diffusiver Teilchenfluss?Erklärung: galaktische Magnetfelder, diffusiver Teilchenfluss?(Stern=grösste Gammastrahlquelle namens Vela) (Stern=grösste Gammastrahlquelle namens Vela)

Ice Cube Neutrino Ice Cube Neutrino TeleskopTeleskop