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21.03.2002DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle1 Tomographie der Erde durch Oszillation atmosphärischer Neutrinos 1. Atmosphärische Neutrinos 2. Neutrino-Oszillation.

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1 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle1 Tomographie der Erde durch Oszillation atmosphärischer Neutrinos 1. Atmosphärische Neutrinos 2. Neutrino-Oszillation in Materie 3. Detektor 4. Prinzip des Messverfahrens 5. Ergebnisse 6. Zusammenfassung Benjamin Kahle (Universität Hamburg) Erde

2 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle2 1. Atmosphärische Neutrinos Atmosphärische Neutrinos fallen aus allen Richtungen auf die Erde ein: - von oben: kurzer Weg L (einige 10 km) - von unter: langer Weg L (bis zu km) - mit Energien E von einigen GeV Detektor ca. 15 km km Erde Atmosphäre Kern Mantel kosmische Strahlung

3 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle3 3-Flavour-Oszillation: keine CP-Verletzung 2. Neutrino-Oszillation 2-Flavour-Näherung( -Oszillation):

4 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle4 Materie (die Elektronen) hat einen Einfluss auf Neutrinos Messung dieses Einflusses lässt Rückschlüsse auf die Elektronendichte zu Alle Neutrinos: Nur Elektron- Neutrinos: kohärente Vorwärtsstreuung: 2.2 Neutrino-Oszillation in Materie

5 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle5 3. Detektor Anforderungen: -gute Richtungs- und Energierekonstruktion im gesamten relevanten Energiebereich -getrennter Nachweis von und -preiswert große Masse möglich realisierbar durch ein magnetisiertes Spurkalorimeter : aufgebaut in Sandwichstruktur aus: magnetisierten Eisenplatten Glas-Funken-Kammern -Nachweis über CC-Reaktion: 30 m 14 m 13,5 m 34 kt

6 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle6 4. Prinzip des Messverfahrens Parameter: neue Variable: cos Detektor Elektronendichte = Dichte Y e : Elektronen/Nukleon Y e = 0,4(Pb); 0,5(Gestein); 1(H 2 ) Kruste Kern Mantel cos 0,0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1,0

7 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle7 Anti-NeutrinosNeutrinos Differenz Jetzt: sin 2 (2 ) = 0,08 (knapp unterhalb CHOOZ-Grenze) Zusätzliche - e -Oszillation Elektronendichte: größer kleiner m 2 23 : größer kleiner sin 2 (2 ): beeinflusst die Tiefe des Minimums m 2 23 > 0 Kruste Kern Mantel mit Detektorauflösung ohne stat. Fehler 4.2 Messverfahren

8 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle8 50 Mty YeYe Elektronendichte (Y e ) kleinere / größere 1 -Fehlerbereiche: mit Detektorauflösung mit stat. Fehler cos Kern Mantel Kruste 4.3 Messverfahren

9 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle9 5. Ergebnisse Für eine Unterscheidung mit mehr als 3 von Eisen und Gestein sind bei sin 2 (2 ) = 0,08 50 Mty nötig (z.B. ein 10Mt-Detektor mit 5 Jahren Messzeit) mit 10 Mty lässt sich die Elektronendichte mit einem Fehler von 4% bestimmen 6. Zusammenfassung eine Messung der Elektronendicht ist möglich, wenn sin 2 (2 ) nicht zu klein ist es sind sehr große Detektormassen/Messzeiten nötig mit kleineren Detektoren ist ein Konsistenz- Check möglich


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