Tomographie der Erde durch Oszillation atmosphärischer Neutrinos Benjamin Kahle (Universität Hamburg) Erde Nein Name ist... In diesem Vortrag geht es um eine Simulation der Oszillation atmosphärische Neutrinos, die die Erden durchqueren. Ich werde zuerst etwas über die atmosphärischen Neutrinos sagen, danach kurz einen Detektor vorstellen, mit dem die Neutrinos nachgewiesen werden können,... 1. Atmosphärische Neutrinos 2. Neutrino-Oszillation in Materie 3. Detektor 4. Prinzip des Messverfahrens 5. Ergebnisse 6. Zusammenfassung 21.03.2002 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle

1. Atmosphärische Neutrinos kosmische Strahlung Atmosphäre ca. 15 km Detektor Erde Kern 13.000 km Mantel 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 13.000 km) - mit Energien E von einigen GeV 21.03.2002 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle

2. Neutrino-Oszillation 2-Flavour-Näherung(nm-nt-Oszillation): 100 1000 10000 3-Flavour-Oszillation: keine CP-Verletzung 21.03.2002 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle

2.2 Neutrino-Oszillation in Materie kohärente Vorwärtsstreuung: Alle Neutrinos: Nur Elektron-Neutrinos: Materie (die Elektronen) hat einen Einfluss auf Neutrinos Messung dieses Einflusses lässt Rückschlüsse auf die Elektronendichte zu 21.03.2002 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle

DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle 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: 13,5 m 34 kt 14 m 30 m 21.03.2002 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle

4. Prinzip des Messverfahrens neue Variable: cos  Detektor  100 1000 10000 0,0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1,0 Kruste cos  Mantel Kern 100 1000 10000 Elektronendichte = r : Dichte Ye : Elektronen/Nukleon Ye = 0,4(Pb); 0,5(Gestein); 1(H2) Parameter: 21.03.2002 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle

DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle 4.2 Messverfahren Jetzt: sin2(2q13) = 0,08 (knapp unterhalb CHOOZ-Grenze) Zusätzliche nm-ne-Oszillation dm223 > 0 Anti-Neutrinos Neutrinos Differenz mit Detektorauflösung ohne stat. Fehler Kruste größer Elektronendichte: Mantel kleiner sin2(2q13): beeinflusst die Tiefe des Minimums Kern dm223: größer kleiner 21.03.2002 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle

DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle 4.3 Messverfahren cos  50 Mty Kern Mantel Kruste mit Detektorauflösung mit stat. Fehler Kern Mantel Kruste 1s-Fehlerbereiche: cos  Ye kleinere / größere Elektronendichte (Ye) 21.03.2002 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle

DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle 5. Ergebnisse Für eine Unterscheidung mit mehr als 3s von Eisen und Gestein sind bei sin2(2q13) = 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 sin2(2q13) nicht zu klein ist es sind sehr große Detektormassen/Messzeiten nötig mit kleineren Detektoren ist ein Konsistenz-Check möglich 21.03.2002 DPG-Frühjahrstagung Leipzig - B.Kahle