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T.Hebbeker Juli 2003 Seminar WS 2003/04 RWTH: Neutrinos Hebbeker, Hoepfner, Mnich, Pooth, Roth, Tonutti, Wallraff Elementarteilchenphysik/Astrophysik Seminarthemen.

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1 T.Hebbeker Juli 2003 Seminar WS 2003/04 RWTH: Neutrinos Hebbeker, Hoepfner, Mnich, Pooth, Roth, Tonutti, Wallraff Elementarteilchenphysik/Astrophysik Seminarthemen Organisation www.physik.rwth-aachen.de/~hebbeker/lectures/sem0304.html

2 T.Hebbeker Juli 2003 Teilchenphysik und Astrophysik Teilchenbeschleuniger untersuchen Prozesse s nach dem Urknall Neutrinos entkoppeln Dunkle Materie = Neutrinos ? (300 / cm 3 ) Neutrinoquellen: Supernovae!

3 T.Hebbeker Juli 2003 No Thema SprecherTermin 1Beta-Zerfall und Paulis Hypothese 2Projekt Poltergeist – Neutrino-NachweisHof 3Myon-Neutrino und Tau-NeutrinoJacobi 4Entdeckung der neutralen Ströme 5Standardmodell der Teilchenphysik Indenhuck 6Neutrinoquellen im Kosmos (Supernovae) Davids 7Neutrinos aus dem Big-BangSlabu 8Solare NeutrinosMoll 9Atmosphärische NeutrinosOracz 10Doppelter Beta-Zerfall 11Neutrino-Masse Altenhöfer 12Zukünftige Neutrino-ExperimenteP. Roloff Zeit: Mo 8:30-10:00 ODER Di 8:30–10:00

4 T.Hebbeker Juli 2003 1) Der Beta-Zerfall und Paulis Hypothese etwa die Hälfte der kinetischen Energie fehlt ! Anfang 20. Jahrhunderts: p e Liebe Radioaktive Damen und Herren!... es könnten elektrisch neutrale Teilchen, die ich Neutrinos nennen will, in den Kernen existieren...... dass mit dem Elektron jeweils noch ein Neutrino emittiert wird, derart, dass die Summe der Energien von Neutrino und Elektron konstant ist..... W. Pauli, 1930: (im Kern)

5 T.Hebbeker Juli 2003 2) Projekt Poltergeist und Neutrino-Nachweis Cowan Reines 1956: C. Cowan, F. Reines et al: Project Poltergeist Kernreaktor

6 T.Hebbeker Juli 2003 3) Myon- und Tau-Neutrinos 1962 2000

7 T.Hebbeker Juli 2003 Gargamelle- Blasenkammer 1973 (Aachen) 4) Entdeckung der neutralen Ströme Bisher: geladene Ströme:Neu (1973): neutrale Ströme:

8 T.Hebbeker Juli 2003 5) Das Standardmodell der Teilchenphysik Materie: Spin ½ - Fermionen: Leptonen: Quarks:Quarks: Wechselwirkungen: Spin 1 – Eichbosonen: elektroschwach: stark: Photon masselos Z-BosonZ91 GeV W-BosonW + W - 80 GeV Gluongmasselos (Fast) alle experimentellen Daten werden akkurat beschrieben!

9 T.Hebbeker Juli 2003 aus Supernovae: SN 1987A (Magellansche Wolke) aus der Sonne (Thema 8) aus anderen kosmischen Quellen ? 6) Neutrinos aus dem Universum HST 1996 2002

10 T.Hebbeker Juli 2003 7) Neutrinos aus dem Big-Bang 1 s: Neutrinos entkoppeln 400 000 a: Photonen entkoppeln Photonen heute: kosmische Hintergrundstrahlung 400/cm 3 3K (1964) Neutrinos heute: Neutrino-Hintergrundstrahlung 300/cm 3 2K Nachweis ?

11 T.Hebbeker Juli 2003 8) Solare Neutrinos Neutrinoquelle Sonne: Homestake-Mine Ray Davis et al Erde: Nachweis (Beispiel): Ergebnis: < 50% kommen auf Erde an ! ? Oszillation

12 T.Hebbeker Juli 2003 9) Atmosphärische Neutrinos Super- Kamiokande M. Koshiba et al. Erdatmosphäre: Nachweis: Ergebnis: ? Rate `zu klein ! Oszillation

13 T.Hebbeker Juli 2003 EPS conference High Energy Physics Aachen 2003 Monday July 21 11:00-11:30 Karman Auditorium, FO1 Prof. Masatoshi Koshiba: The birth of neutrino astrophysics eps2003.physik.rwth-aachen.de

14 T.Hebbeker Juli 2003 10) (Neutrinoloser) Doppel-Beta-Zerfall ? Heidelberg-Moscow Ge Dirac- Neutrino Majorana- Neutrino beobachtet (1987) ???

15 T.Hebbeker Juli 2003 11) Neutrino-Masse ? Wichtig für Teilchenphysik und Kosmologie! ? Massenbestimmung: a)Genaue Messungen des Beta-Zerfalls a)Neutrino-Oszillationen ? Wahrscheinlichkeit = ~ Häufigkeit Tritium

16 T.Hebbeker Juli 2003 12) Zukünftige Neutrino-Experimente Beispiel: Neutrino-Fabrik am CERN (201X) Oszillationsexperimente, Messung von Neutrino-Antineutrino Asymmetrien p Kleine Strahldivergenz 4 MW


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