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Georg Raffelt, Max-Planck-Institut für Physik, München Physik Modern, 6. Nov 2008, Ludwig-Maximilians-Universität München Neutrinos aus Himmel und H Neutrinos aus Himmel und H ölle ölle Neutrinos aus Himmel und Höll Georg Raffelt Max-Planck-Institut für Physik München Physik Modern 6. Nov Ludwig-Maximilians-Univers

Neutrinos aus Himmel und H ölle

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Neutrinos aus Himmel und H ölle. Physik Modern 6. Nov 2008 Ludwig -Maximilians-Universit ät. Neutrinos aus Himmel und Hölle. Georg Raffelt Max - Planck-Institut für Physik München. Periodensystem der Elementarteilchen. Quarks. Quarks. Leptonen. Leptonen. Ladung +2/3. - PowerPoint PPT Presentation

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Georg Raffelt, Max-Planck-Institut für Physik, München Physik Modern, 6. Nov 2008, Ludwig-Maximilians-Universität München

Neutrinos aus Himmel und HNeutrinos aus Himmel und Hölleölle

Neutrinos ausHimmel und HölleNeutrinos ausHimmel und Hölle

Georg Raffelt Max-Planck-Institut für Physik München

Georg Raffelt Max-Planck-Institut für Physik München

Physik Modern 6. Nov 2008Ludwig-Maximilians-UniversitätPhysik Modern 6. Nov 2008Ludwig-Maximilians-Universität

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Periodensystem der ElementarteilchenPeriodensystem der Elementarteilchen

QuarksQuarks LeptonenLeptonen

Ladung +2/3 Ladung +2/3

Up Up

Ladung Ladung 1/3 1/3

Down Down

Ladung Ladung 1 1

Elektron Elektron

Ladung Ladung

e-Neutrino e-Neutrino eeeedduu

NeutronNeutron

ProtonProton

QuarksQuarks LeptonenLeptonen

Ladung +2/3 Ladung +2/3

Up Up

Charm Charm

Top Top

Gravitation Gravitation

Schwache WechselwirkungSchwache Wechselwirkung

Starke Wechselwirkung Starke Wechselwirkung

Elektromagnetische WechselwirkungElektromagnetische Wechselwirkung

Ladung Ladung 1/3 1/3

Down Down

Strange Strange

Bottom Bottom

Ladung Ladung 1 1

Elektron Elektron

Myon Myon

Tauon Tauon

Ladung Ladung

e-Neutrino e-Neutrino

-Neutrino -Neutrino

-Neutrino -Neutrino

eeee

dd

ss

bb

uu

cc

tt

1. Familie1. Familie

2. Familie 2. Familie

3. Familie3. Familie

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Wo treten Neutrinos in der Natur auf?Wo treten Neutrinos in der Natur auf?

AstrophysikalischeAstrophysikalischeBeschleuniger Beschleuniger Bald ?Bald ?

Urknall des Universums Urknall des Universums (Heute 330 (Heute 330 /cm/cm33)) Indirekte EvidenzIndirekte Evidenz

KernreaktorenKernreaktoren

TeilchenbeschleunigerTeilchenbeschleuniger

ErdatmosphErdatmosphäreäre(Kosmische Strahlung)(Kosmische Strahlung)

SonneSonne

SupernovaeSupernovae(Kollabierende Sterne)(Kollabierende Sterne)

SN 1987ASN 1987A

Erdkruste Erdkruste (Natürliche (Natürliche Radioaktivität)Radioaktivität)

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Hans Bethe (1906Hans Bethe (19062005, Nobelpreis 1967)2005, Nobelpreis 1967)Thermonukleare Reaktionsraten (1938)Thermonukleare Reaktionsraten (1938)

Neutrinos aus der SonneNeutrinos aus der Sonne

Sonnenabstrahlung: 98 % LichtSonnenabstrahlung: 98 % Licht 2 % Neutrinos2 % NeutrinosHier 66 Milliarden Neutrinos/cmHier 66 Milliarden Neutrinos/cm22 sec sec

Reaktions-Reaktions-kettenketten

EnergieEnergie26.7 MeV26.7 MeV

HeliumHelium

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Sonnenbrille für Neutrinos?Sonnenbrille für Neutrinos?

Eine Bleischicht der Dicke von Eine Bleischicht der Dicke von mehreren Lichtjahren nmehreren Lichtjahren nöötigtig

Bethe & Peierls 1934Bethe & Peierls 1934„ … „ … dies bedeutet, dass man offen-dies bedeutet, dass man offen-sichtlich niemals in der Lage sein sichtlich niemals in der Lage sein wird, ein Neutrino zu beobachten.”wird, ein Neutrino zu beobachten.”

8.3 Lichtminuten8.3 Lichtminuten

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Erster Nachweis (1954Erster Nachweis (19541956)1956)

Fred ReinesFred Reines(1918(19181998)1998)

Nobelpreis 1995Nobelpreis 1995

Clyde CowanClyde Cowan(1919(19191974)1974)

Detektor-PrototypDetektor-Prototyp

Anti-Elektron Anti-Elektron NeutrinosNeutrinosvom vom Hanford Hanford KernreaktorKernreaktor

3 Gammas3 Gammasin Koinzidenzin Koinzidenzee pppp

nnnn CdCdCdCd

ee++ee++ ee--ee--

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Inverser Beta-ZerfallInverser Beta-Zerfall(„Neutrino-Einfang”)(„Neutrino-Einfang”)

600 Tonnen600 TonnenTetrachlorkohlenstoffTetrachlorkohlenstoff

Homestake Sonnenneutrino-Homestake Sonnenneutrino- Observatorium (1967Observatorium (19672002)2002)

Erste Messung der SonnenneutrinosErste Messung der Sonnenneutrinos

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Physik-Nobelpreis 2002 für Neutrino-Physik-Nobelpreis 2002 für Neutrino-AstronomieAstronomie

Ray Davis Jr.Ray Davis Jr.(1914(19142006)2006)

Masatoshi KoshibaMasatoshi Koshiba(*1926)(*1926)

„„für Pionierbeiträge zur Astrophysik, insbeson-für Pionierbeiträge zur Astrophysik, insbeson-dere für den Nachweis kosmischer Neutrinos”dere für den Nachweis kosmischer Neutrinos”

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Tscherenkow EffektTscherenkow EffektTscherenkow EffektTscherenkow Effekt

WasserWasser

Streuung oderStreuung oderReaktionReaktion

Neutrino

NeutrinoLichtLicht

LichtLicht

TscherenkowTscherenkowRingRing

Elektron oder MyonElektron oder Myon(Geladenes Teilchen)(Geladenes Teilchen)

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Super-Kamiokande Neutrino DetektorSuper-Kamiokande Neutrino Detektor

42 m42 m

39.3 39.3 mm

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Super-Kamiokande: Sonne im Super-Kamiokande: Sonne im NeutrinolichtNeutrinolicht

JahreszeitWinkel relativ zur Sonne

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John BahcallJohn Bahcall1934 1934 20052005

Raymond Davis Jr.Raymond Davis Jr.1914 1914 2006 2006

Das Problem der „fehlenden” SonnenneutrinosDas Problem der „fehlenden” Sonnenneutrinos

HomestakeHomestake

ChlorineChlorine

77BeBe

88BB

CNOCNO

Messungen (1970Messungen (1970 –– 1995)1995)

Berechnung desBerechnung desSonnenneutrinoflussesSonnenneutrinoflussesaus verschiedenenaus verschiedenenQuellreaktionenQuellreaktionen

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SonneSonne

DetektorDetektor

SonneSonne DetektorDetektor

„„Neutrino-Verwandlung” des Rätsels LösungNeutrino-Verwandlung” des Rätsels Lösung

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Neutrino-OszillationenNeutrino-Oszillationen

Zwei-Flavor MischungZwei-Flavor Mischung

2

1e

cossin

sincos

2

1e

cossin

sincos

Bruno PontecorvoBruno Pontecorvo(1913(19131993)1993)Erfinder derErfinder der

Neutrino OszillationenNeutrino Oszillationen

Jeder Masseneigenzustand propagiert mitJeder Masseneigenzustand propagiert mit

wobei wobei

ipzeipze

E2m

EmEp2

22 E2

mEmEp

222

zE2

m2z

E2m2

Der Phasenunterschied bewirkt OszillationenDer Phasenunterschied bewirkt Oszillationen

Oszillations-Oszillations-LängeLänge

2

2

2 m

eVMeVE

m5.2m

E4

2

2

2 m

eVMeVE

m5.2m

E4

sinsin22(2(2))

Wahrscheinlichkeit fWahrscheinlichkeit fürür ee

zz

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Oszillation von Reaktorneutrinos in KamLANDOszillation von Reaktorneutrinos in KamLAND

KamLANDKamLANDSzintillator-DetektorSzintillator-Detektor(1000 t)(1000 t)

Oszillationsmuster fOszillationsmuster für Elektronür Elektron-Anti-Neutrinos-Anti-Neutrinosals Funktion der Energie bei festem Abstandals Funktion der Energie bei festem Abstand

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AtmosphAtmosphäärische Neutrino-Oszillationenrische Neutrino-Oszillationen

Super-KamiokandeSuper-Kamiokandemisst Neutrinoflussmisst Neutrinoflussabhabhäängig vomngig vomZenitwinkelZenitwinkel

Zenitwinkelverteilung der atmosphärischenZenitwinkelverteilung der atmosphärischenNeutrinos in Super-KamiokandeNeutrinos in Super-Kamiokande

Die HDie Hälfte der Myonälfte der Myon-Neutrinos-Neutrinosvon unten fehlenvon unten fehlen

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Japanisches „Long-Baseline (LBL)” Experiment Japanisches „Long-Baseline (LBL)” Experiment K2KK2K

K2KK2KExperimentExperiment(KEK to (KEK to Kamiokande)Kamiokande)bestbestäätigttigtatmosphatmosphärischeärischeNeutrinoNeutrino--OszillationenOszillationen

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Dunkle Energie 73%Dunkle Energie 73%(Kosmologische Konstante)(Kosmologische Konstante)

NeutrinosNeutrinos 0.10.12%2%

DunkleDunkleMaterie 23%Materie 23%

Normale Materie 4%Normale Materie 4%(davon nur ca. 10%(davon nur ca. 10% leuchtend) leuchtend)

Gewogen und zu leicht befundenGewogen und zu leicht befundenGewogen und zu leicht befundenGewogen und zu leicht befunden

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Sonnen-Neutrino-SpektrumSonnen-Neutrino-Spektrum

7-Be Linie von 7-Be Linie von Borexino (seit Borexino (seit 2007) gemessen2007) gemessen

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Georg Raffelt, Max-Planck-Institut für Physik, München Physik Modern, 6. Nov 2008, Ludwig-Maximilians-Universität MünchenGeorg Raffelt, Max-Planck-Institut für Physik, München Tag der offenen Tür, MPI für Physik, München, 13. Okt. 2007

Physik im UntergrundPhysik im Untergrund

• UnterdrUnterdrückung von Störsignalenückung von Störsignalen grundlegend für Neutrinogrundlegend für Neutrino-Messungen-Messungen• Abschirmung kosmischer StrahlungAbschirmung kosmischer Strahlung in Untergrundlaborsin Untergrundlabors

Gran Sasso Untergrundlabor (Italien)Gran Sasso Untergrundlabor (Italien)

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Sonnen-Neutrino-Spektroskopie mit Sonnen-Neutrino-Spektroskopie mit BorexinoBorexino

• Neutrino-Elektron-StreuungNeutrino-Elektron-Streuung• FlFlüssigüssig-Szintillator-Technik-Szintillator-Technik (~ 300 Tonnen)(~ 300 Tonnen)• Niedrige EnergieschwelleNiedrige Energieschwelle (~ 60 keV)(~ 60 keV)• In Betrieb seit 16. Mai 2007In Betrieb seit 16. Mai 2007

• Erwartetes Signal ohneErwartetes Signal ohne OszillationenOszillationen

75 75 ± 4 ± 4 counts/100t/dcounts/100t/d• Erwartet mit OszillationenErwartet mit Oszillationen

49 ± 4 49 ± 4 counts/100t/dcounts/100t/d• BOREXINO (Mai 2008)BOREXINO (Mai 2008)

49 ± 349 ± 3statstat ± 4 ± 4syssys cnts/100t/dcnts/100t/d arXiv:0805.3843 (25. Mai 2008)arXiv:0805.3843 (25. Mai 2008)

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Helioseismologie: Sonne als pulsierender SternHelioseismologie: Sonne als pulsierender Stern

• Schwingungen der Sonne sind Schallwellen (p-Moden),• Stochastische Anregung durch Konvektionsströme• Mehr als 105 Moden (5-Minuten Oszillationen)• Innerer Umkehrpunkt hängt stark von der Knotenzahl ab• Erlaubt Rekonstruktion des Dichte- und Temperaturprofils

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Dopplergramm der ganzen SonnenscheibeDopplergramm der ganzen Sonnenscheibe

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Sonnenmodell mit alten und neuen Sonnenmodell mit alten und neuen ElementhElementhäufigkeitenäufigkeiten

SchallgeschwindingkeitSchallgeschwindingkeit DichteprofilDichteprofil

• Spektroskopisch neu bestimmte ElementhäufigkeitenSpektroskopisch neu bestimmte Elementhäufigkeiten:: Theoretische und seismische Sonnenmodelle weichen stark voneinander abTheoretische und seismische Sonnenmodelle weichen stark voneinander ab

• Wo liegt der Fehler?Wo liegt der Fehler?

• Neutrinomessungen der seltenen CNO Reaktionen kann die HNeutrinomessungen der seltenen CNO Reaktionen kann die Häufigkeitäufigkeit von Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff im Prinzip bestimmenvon Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff im Prinzip bestimmen

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Geoneutrinos: Worum geht es?Geoneutrinos: Worum geht es?

Wir wissen erstaunlich wenig Wir wissen erstaunlich wenig überüberdas Innere der Erdedas Innere der Erde

• Tiefstes Bohrloch ~ 12 kmTiefstes Bohrloch ~ 12 km• Proben der Kruste fProben der Kruste für chemischeür chemische Analyse vorhanden (z.B. Vulkane)Analyse vorhanden (z.B. Vulkane)• Aus seismischen MessungenAus seismischen Messungen Rekonstruktion des DichteprofilsRekonstruktion des Dichteprofils• WWärmefluss aus gemessenenärmefluss aus gemessenen Temperaturgradienten 30Temperaturgradienten 3044 TW44 TW (Erwartung aus kanonischem BSE(Erwartung aus kanonischem BSE Modell ~ 19 TW aus Kruste undModell ~ 19 TW aus Kruste und Mantel, nichts aus dem Kern)Mantel, nichts aus dem Kern)

• Neutrinos entweichen Neutrinos entweichen ungehindertungehindert

• Tragen Information über die chemische Zusammensetzung, radioaktive Tragen Information über die chemische Zusammensetzung, radioaktive Energieproduktion oder sogar einen hypothetischen Reaktor im ErdzentrumEnergieproduktion oder sogar einen hypothetischen Reaktor im Erdzentrum

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GeoneutrinosGeoneutrinos

Erwarteter Geoneutrino-FlussErwarteter Geoneutrino-Fluss

Reaktor-HintergrundReaktor-Hintergrund

KamLAND Szintillator-Detektor (1000 t)KamLAND Szintillator-Detektor (1000 t)

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KamLAND Geoneutrino-MessungKamLAND Geoneutrino-Messung

• Erste vorlErste vorläufige Geoneutrinoäufige Geoneutrino-Messung durch-Messung durch KamLAND in 2005 (~ 2-Sigma-Effekt)KamLAND in 2005 (~ 2-Sigma-Effekt)• Schwierig wegen des ReaktorhintergrundsSchwierig wegen des Reaktorhintergrunds (Reaktorneutrinos sind Hauptzweck von(Reaktorneutrinos sind Hauptzweck von KamLAND wegen Neutrinooszillationen)KamLAND wegen Neutrinooszillationen)

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Neutrino-Monitor fNeutrino-Monitor für Kernreaktorenür Kernreaktoren

San Onofre KernreaktorSan Onofre Kernreaktor(Kalifornien)(Kalifornien)

• 3.43.4 GWGW thermischethermische LeistungLeistung

• Produziert ~ Produziert ~

• 3800 Neutrino-Reaktionen3800 Neutrino-Reaktionen

pro Tag in 1 mpro Tag in 1 m3 3 FlFlüssig-üssig- szintillatorszintillator

Rea

cto

r P

ow

er

(%)

-20

0

20

40

60

80

100

Date

06/2005 10/2005 02/2006 06/2006 10/2006

Dete

cte

d A

nti

ne

utr

ino

s p

er

da

y

0

100

200

300

400

500

Predicted rate Reported powerObserved rate, 30 day average

Cycle 14Cycle 13outage

Cycle 13

Neutrino-MessungenNeutrino-Messungen

Mit SONGS1-Detektor (1mMit SONGS1-Detektor (1m33 Szintillator) Szintillator)

sec10 e21 sec10 e21

• Mit relativ kleinen Detektoren kMit relativ kleinen Detektoren können Reaktorenönnen Reaktoren “ “von auvon außenßen” genau ” genau überwacht werdenüberwacht werden

• Interessant für Nuklearüberwachung durchInteressant für Nuklearüberwachung durch Internationale AtomenergiekommissionInternationale Atomenergiekommission??

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IAEAIAEA

N.Bowden, Neutrino 2008

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Applied Antineutrino Physics 2007Applied Antineutrino Physics 2007

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Sanduleak Sanduleak 69 69 202202

GroGroßße Magellan’sche Wolke e Magellan’sche Wolke Abstand 50 kpcAbstand 50 kpc (160.000 Lichtjahre)(160.000 Lichtjahre)

Tarantel NebelTarantel Nebel

Supernova 1987ASupernova 1987A 23. Februar 198723. Februar 1987

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Supernova Neutrinos 20 Jahre nach SN 1987ASupernova Neutrinos 20 Jahre nach SN 1987A

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Crab NebulaCrab Nebula

Cluster of Excellence:Origin and Structure of the Universe

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Roter RieseRoter Riese

Helium-Helium-BrennenBrennen

Wasserstoff-Wasserstoff-BrennenBrennen

HauptreihensternHauptreihenstern

Wasserstoff-BrennenWasserstoff-Brennen

ZwiebelschalenstrukturZwiebelschalenstruktur

Entarteter EisenkernEntarteter Eisenkern 101099 g cm g cm33

T T 10 1010 10 K K

MMFeFe 1.5 M 1.5 MSonneSonne

RRFeFe 8000 km 8000 km

Kollaps (Implosion)Kollaps (Implosion)

Sternkollaps und Supernova-ExplosionSternkollaps und Supernova-Explosion

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Kollaps (Implosion)Kollaps (Implosion)ExplosionExplosionNeugeborener NeutronensternNeugeborener Neutronenstern

~ 50 km~ 50 km

Proto-NeutronensternProto-Neutronenstern

nucnuc 3 3 10101414 g cm g cm33

T T 30 MeV 30 MeV

Neutrino Neutrino KKühlungühlung

Sternkollaps und Supernova-ExplosionSternkollaps und Supernova-Explosion

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Neugeborener NeutronensternNeugeborener Neutronenstern

~ 50 km~ 50 km

Proto-NeutronensternProto-Neutronenstern

nucnuc 3 3 10101414 g cm g cm33

T T 30 MeV 30 MeV

Neutrino Neutrino KKühlungühlung

Gravitations-Bindungs-EnergieGravitations-Bindungs-Energie

EEbb 3 3 10 105353 erg erg 17% M 17% MSonne Sonne cc22

Dies zeigt sich als Dies zeigt sich als 99% Neutrinos99% Neutrinos 1% Kinetische Explosionsenergie1% Kinetische Explosionsenergie (1% davon in Kosm. Strahlung) (1% davon in Kosm. Strahlung) 0.01% Licht, heller als Muttergalaxie0.01% Licht, heller als Muttergalaxie

Neutrino-LeuchtkraftNeutrino-Leuchtkraft

LL 3 3 10 105353 erg / 3 sec erg / 3 sec

3 3 10 101919 L LSonneSonne

Energieumsatz grEnergieumsatz größer als der desößer als der des restlichen sichtbaren Universumsrestlichen sichtbaren Universums

Sternkollaps und Supernova-ExplosionSternkollaps und Supernova-Explosion

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Neutrino-Signal der Supernova 1987ANeutrino-Signal der Supernova 1987A

Innerhalb der ZeitunsicherheitInnerhalb der Zeitunsicherheitgleichzeitige Signalegleichzeitige Signale

Kamiokande (Japan)Kamiokande (Japan)Wasser-Tscherenkow-DetektorWasser-Tscherenkow-Detektor2140 Tonnen2140 TonnenZeitunsicherheit Zeitunsicherheit 1 min1 min

Irvine-Michigan-Brookhaven (US)Irvine-Michigan-Brookhaven (US)Wasser-Tscherenkow-DetektorWasser-Tscherenkow-Detektor6800 Tonnen6800 TonnenZeitunsicherheit Zeitunsicherheit 50 ms50 ms

Baksan Szintillator TeleskopBaksan Szintillator Teleskop(Soviet Union), 200 Tonnen(Soviet Union), 200 TonnenZeitunsicherheit +2/-54 sZeitunsicherheit +2/-54 s

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GroGroßeße Detektoren f Detektoren füür Supernova-Neutrinosr Supernova-Neutrinos

Super-Kamiokande (10Super-Kamiokande (1044))KamLAND (400)KamLAND (400)

MiniBooNEMiniBooNE(200)(200)

In Klammern Zahl der EreignisseIn Klammern Zahl der Ereignisseffür eine ür eine “typische Supernova”“typische Supernova”im Abstand von 10 kpcim Abstand von 10 kpc

LVD (400)LVD (400)Borexino (100)Borexino (100)

IceCube (10IceCube (1066))

BaksanBaksan (100)(100)

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SSuperuperNNova ova EEarly arly WWarning arning SSystem (SNEWS)ystem (SNEWS)

Neutrino-Detektoren geben FrühwarnungNeutrino-Detektoren geben Frühwarnungfür eine bevorstehende Supernovaexplosionfür eine bevorstehende Supernovaexplosionin unserer Milchstrain unserer Milchstraßeße(ein paar Stunden)(ein paar Stunden)

KoinzidenzKoinzidenzServer Server @ BNL@ BNL

Super-KSuper-K

AlarmAlarm

Others ?Others ?

LVDLVD

IceCubeIceCube

http://snews.bnl.govhttp://snews.bnl.govastro-ph/0406214astro-ph/0406214

Supernova 1987ASupernova 1987AFrFrühe Lichtkurveühe Lichtkurve

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Simuliertes Supernova-Signal fSimuliertes Supernova-Signal fürür Super- Super-KamiokandeKamiokande

Simulation eines Super-Kamiokande SN-Signals (10 kpc),Simulation eines Super-Kamiokande SN-Signals (10 kpc),basierend auf einem numerischen Modell (Livermore)basierend auf einem numerischen Modell (Livermore)[Totani, Sato, Dalhed & Wilson, ApJ 496 (1998) 216][Totani, Sato, Dalhed & Wilson, ApJ 496 (1998) 216]

AkkretionAkkretions-s-

PhasePhase

Kelvin-Kelvin-HelmholtzHelmholtzKKühlphaseühlphase

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Standing Accretion Shock Instability (SASI)Standing Accretion Shock Instability (SASI)Mezzacappa et al., http://www.phy.ornl.gov/tsi/pages/simulations.htmlMezzacappa et al., http://www.phy.ornl.gov/tsi/pages/simulations.html

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Georg Raffelt, Max-Planck-Institut für Physik, München Physik Modern, 6. Nov 2008, Ludwig-Maximilians-Universität München

LAGUNA - Approved FP7 Design StudyLAGUNA - Approved FP7 Design Study

LLarge arge AApparati for pparati for GGrand rand UUnification and nification and NNeutrino eutrino AAstrophysicsstrophysics(see also arXiv:0705.0116)(see also arXiv:0705.0116)

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Georg Raffelt, Max-Planck-Institut für Physik, München Physik Modern, 6. Nov 2008, Ludwig-Maximilians-Universität München

LAGUNA KollaborationLAGUNA Kollaboration

EU Finanzierung (1.7 Mio Euro) zur Evaluierung verschiedener StandorteEU Finanzierung (1.7 Mio Euro) zur Evaluierung verschiedener Standortefür ein mögliches europäisches großskaliges Neutrino-Observatoriumfür ein mögliches europäisches großskaliges Neutrino-Observatorium

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Georg Raffelt, Max-Planck-Institut für Physik, München Physik Modern, 6. Nov 2008, Ludwig-Maximilians-Universität München

Kosmische Strahlung („Höhenstrahlung”)Kosmische Strahlung („Höhenstrahlung”)

Victor Hess (1911)Victor Hess (1911)

Luftschauer:Luftschauer: 101019 19 eV primäres Teilchen eV primäres Teilchen 100 Milliarden sekundäre 100 Milliarden sekundäre Teilchen auf Meereshöhe Teilchen auf Meereshöhe

Woher kommtWoher kommtdie primdie primäreäre

kosmische Strahlungkosmische Strahlung? ?

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Globales Spektrum der kosmischen StrahlungGlobales Spektrum der kosmischen Strahlung

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Neutrino-Strahlen: Himmel und ErdeNeutrino-Strahlen: Himmel und Erde

00

pp

ee ee

e e

Target:Target:Protonen oder PhotonenProtonen oder Photonen

Vergleichbare FlVergleichbare Flüsse vonüsse vonPhotonen und NeutrinosPhotonen und Neutrinos

Gleiche Flüsse allerGleiche Flüsse allerFlavors durchFlavors durchOszillationenOszillationenF. Halzen

(2002)

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Kern der Aktiven Galaxie NGC 4261 Kern der Aktiven Galaxie NGC 4261

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IceCube Neutrino Teleskop am SIceCube Neutrino Teleskop am Südpolüdpol

• 1 km1 km33 antarktisches Eis antarktisches Eis mit Photosensoren instrumentiertmit Photosensoren instrumentiert• 40 Trossen von 80 installiert (2008)40 Trossen von 80 installiert (2008)• Fertigstellung bis 2011 geplantFertigstellung bis 2011 geplant

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Scott-Amundsen-Station am SScott-Amundsen-Station am Süüdpoldpol

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Neutrino-Himmel von AMANDA (2000Neutrino-Himmel von AMANDA (20002006)2006)

IceCube Collaboration, arXiv:0809.1646 (Sept. 2008) IceCube Collaboration, arXiv:0809.1646 (Sept. 2008)

6595 Neutrinos aus n6595 Neutrinos aus nördlichen Richtungen, von AMANDA registriert ördlichen Richtungen, von AMANDA registriert (2000(20002006)2006)Vor allem atmosphVor allem atmosphärische Neutrinos, noch keine astrophysikalischen Quellenärische Neutrinos, noch keine astrophysikalischen Quellen

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ANTARES – Neutrinoteleskop im MittelmeerANTARES – Neutrinoteleskop im Mittelmeer

FertiggestelltFertiggestellt2008 2008

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Leuchtende Lebewesen der TiefseeLeuchtende Lebewesen der Tiefsee

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KomplementaritKomplementarität ät zwischen zwischen Mittelmeer und Mittelmeer und SüdpolSüdpol

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Drei Mittelmeer-PilotprojekteDrei Mittelmeer-Pilotprojekte

2500 m2500 m

3500 m3500 m 4500 m4500 m

AntaresAntares NemoNemo

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Auf dem Weg zu einem kmAuf dem Weg zu einem km33 Detektor im Detektor im MittelmeerMittelmeer

http://http://www.km3net.orgwww.km3net.org

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Neutrinos als astrophysikalische BotschafterNeutrinos als astrophysikalische Botschafter

AstrophysikalischeAstrophysikalischeBeschleuniger Beschleuniger Bald ?Bald ?

Urknall des Universums Urknall des Universums (Heute 330 (Heute 330 /cm/cm33)) Indirekte EvidenzIndirekte Evidenz

KernreaktorenKernreaktoren

TeilchenbeschleunigerTeilchenbeschleuniger

ErdatmosphErdatmosphäreäre(Kosmische Strahlung)(Kosmische Strahlung)

SonneSonne

SupernovaeSupernovae(Kollabierende Sterne)(Kollabierende Sterne)

SN 1987ASN 1987A

Erdkruste Erdkruste (Natürliche (Natürliche Radioaktivität)Radioaktivität)