MINOS & IKARUS

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MINOS & IKARUS

  1. 1. MINOS & ICARUS INHALTINHALT EINLEITUNGEINLEITUNG BISHERIGE KENTNISSEBISHERIGE KENTNISSE ÜÜBERBER NEUTRINOSNEUTRINOS LONG-BASELINE EXPERIMENTELONG-BASELINE EXPERIMENTE MINOSMINOS ICARUSICARUS ZIEL PRINZIP SCHLZIEL PRINZIP SCHLÜÜSSELTECHNIKSSELTECHNIK ZUSAMMENFASSUNGZUSAMMENFASSUNG Proseminar 25.06.2003 Petronela-Antonia Bauer pbauer@physnet.uni-hamburg.deProseminar 25.06.2003 Petronela-Antonia Bauer pbauer@physnet.uni-hamburg.de
  2. 2. NEUTRINOEIGENSCHAFTEN 1930 PAULI POSTULIERT NEUTRINOS 1956 EXPERIMENTELER NEUTRINO NACHWEIS (Cowan,Reines) 1957 EXPERIMEMTELER NACHWEIS DER PARITÄTSVERLETZUNG (Wu e.al.) 1958 EXPERIMEMTELER NACHWEIS DER HELIZITÄT (Goldhaber e.al) 1962 ENTDECKUNG DES MUON NEUTRINOS (L.Lederman) 1962 POSTULAT DER OSCILLATION Maki Sakata Nakagawa Masami Ziro. 1973 ENTDECKUNG DER NC 1968 SOLARES NEUTRINO DEFIZIT (Davis e.al.) 1985 ATMOSPHERISCHES NEUTRINO DEFIZIT IBM SUPERK 1989 NACHWEIS DER NUR DREI FLAVOURS LEP SLAC 2000 NACHWEIS DES TAU NEUTRINOS (DONUT)
  3. 3. NEUTRINOEIGENSCHAFTEN FESTE HELIZITÄT BEDEUTET MASSE=O MAXIMALE PARITÄTSVERLETZUNG
  4. 4. NEUTRINOEIGENSCHAFTEN ES WEDEN NUR LINKSHÄDIGE NEUTRINOS UND RECHTSHÄNDIGE ANTINEUTRINOS BEOBACHTET NEUTRINO-QUELLEN: RADIOAKTIVITÄT,SONNE/STERNE, SUPERNOVAE, AGN, HADRONENSCHAUER, HINTERGRUNDSTRAHLUNG,REAKTOREN BESCHLEUNIGER UNTERSCHEIDBAR DURCH ENERGIE UND EINFALLSRICHTUNG/WINKEL SEHR GERINGER WIRKUNGSQUERSCHNITT
  5. 5. NEUTRINO-OSCILLATIONNEUTRINO-OSCILLATION SUPERKAMIOKANDE:SUPERKAMIOKANDE: EVIDENZ FEVIDENZ FÜÜR NEUTRINO-OSCILLATIONR NEUTRINO-OSCILLATION BEI CERENKOV-STRAHLUNG SINDBEI CERENKOV-STRAHLUNG SIND vvee UNDUND vvµµ UNTERSCHEIDBARUNTERSCHEIDBAR ES WURDEN TAG UND NACHT UNTERSCHIEDE GEMESSENES WURDEN TAG UND NACHT UNTERSCHIEDE GEMESSEN TOTALER SOLARER FLUSS ENTSPRICHTTOTALER SOLARER FLUSS ENTSPRICHT DEM SOLAREN SM WELCHES HELIOSEISMO-DEM SOLAREN SM WELCHES HELIOSEISMO- LOGISCHLOGISCH ÜÜBERPRBERPRÜÜFT WURDEFT WURDE
  6. 6. NEUTRINO-OSCILLATIONNEUTRINO-OSCILLATION Ve ue1 ue2 ue3 Vµ = uµ1 uµ2 uµ3 V† u†1 u†2 u†3 V1 V2 V3 OSCILLATIONS WAHRSCHEINLICHKEIT: P=sin 2ø•sin 1,27•∆m•L Ev 2 2 2
  7. 7. NEUTRINO-OSCILLATIONNEUTRINO-OSCILLATION BEI OSCILLATIONBEI OSCILLATION :: IST DIE MASSE NICHT NULLIST DIE MASSE NICHT NULL ZWEI MZWEI MÖÖGLICHKEITEN FGLICHKEITEN FÜÜRR PARITPARITÄÄTSVERLETZUNG:TSVERLETZUNG: DIRAC-NEUTRIONSDIRAC-NEUTRIONS RECHTSHRECHTSHÄÄNDIGE NEUTRINOSNDIGE NEUTRINOS UND LINKSHUND LINKSHÄÄNDIGENDIGE ANTINEUTRINOS DIE NICHTANTINEUTRINOS DIE NICHT WECHSELWIRKEN (STERIL)WECHSELWIRKEN (STERIL) MAJORANA-NEUTRINOSMAJORANA-NEUTRINOS LEPTONENZAHLVERLETZUNGLEPTONENZAHLVERLETZUNG TEILCHEN UND ANTITEILCHENTEILCHEN UND ANTITEILCHEN IDENTISCHIDENTISCH
  8. 8. NEUTRINO-EXPERIMEMTE UND ERGEBNISSE SUPERKAMIOKANDE NOMADNOMAD CHORUSCHORUS CHOOZCHOOZ LSLSND (vND (vµµ:v:vµµ:v:vee vveep ep e++n)n) KARMENKARMEN MINOS OPERA ICARUS
  9. 9. MAIN INJECTOR NEUTRINO OSCILLATION STUDY ZIELE: vµ-DISSAPEARENCE LONG-BASELINE EXPERIMENT •BESTIMMUNG VON sin 2ø23 und ∆m32 2 2 ••DEFINITIVE EINSCHRDEFINITIVE EINSCHRÄÄNKUNG DER OSCILLATION MITNKUNG DER OSCILLATION MIT EINEM STERILEN NEUTRINOEINEM STERILEN NEUTRINO ••BESTBESTÄÄTIGUNG DER ERGEBNISSE VONTIGUNG DER ERGEBNISSE VON SUPERKAMIOKANDESUPERKAMIOKANDE SCHLÜSSELTECHNIK: TARGETKALORIMETER
  10. 10. Det. 2 Det. 1 MINOS-TUNNEL PROTONEN ENERGIE: 120 GeV INTENSITÄT 4*10 p/spill 3,8*10 p/Jahr 13 20 MITTLERE ENERGIE vµ : 3 bis 18 GeV VERUNREINIGUNG MIT ve < 1% Graphit Target Nah-Detektor MISST ENERGIE SPEKTRUM ve CONTAMINATION Absorber Halle Winkel 58 mrad
  11. 11. MINOS FAR DETEKTOR STAHL SCINTILLATIONS KALOROMETER 2,54 CM STAHL ABSORBER MIT 1,5T MAGNETFELD POLYSTEREN-SCINTILLATONSSTREIFEN (1CM DICK 4CM BREIT ) FERN DETEKTOR: 486 STAHLPLATTEN 5.4 TONNEN NAHDETEKTOR: 282 STAHLPLATTEN 980 TONNEN 3.8 * 4.8 m OKTAGON KALIBRATION BEIDER DETEKTOREN MIT KOSMISCHER STRAHLUNG
  12. 12. Crane Ventilation Electronics Support Structure Magnet Coil Scintillator Module Manifolds Rock Bolts MINOS FERN DETEKTOR UNTERE STAHLPLATTE OBERE STAHLPLATTESCINTILATOR PLATTE ±90° STAHL PLATTEN UND SCINTILLATOR ANORDNUNG
  13. 13. PMT WLS MINOS FERN DETEKTOR MULTIPLEX BOX: 8 FIBER 8 FIBER 1PIXEL 16 PIXEL M16-HAMATSU PMT 128 WLS FIBER PER PMT WLS SZINTILLATOR STREIFEN 8m
  14. 14. ZUSAMMENFASSUNG: MINOS MISST CC-RATEN UND ENERGIE VERTEILUNG MISST NC/(CC+NC) ERHOFFTES ERGEBNISS: NACHWEIS DER OSCILLATION UND BEGRENZUNG DES PARAMETERRAUMS ERMITTLUNG DES OSCILLATIONS MODUS
  15. 15. IMAGING COSMIC AND RARE UNDERGROUND SIGNALS ZIELE: vt APPEREANCE LONG-BASELINE EXPERIMENT DIREKTER NACHWEIS VON OSCILLATION MESSUNG HOCHENERGETISCHER SOLAREN NEUTRINOS PRTONZERFALL SCHLÜSSELTECHNIK: ZEITPROJEKTIONSKAMMER
  16. 16. NEUTRINO-STRAHL VOM CERN ZUM GRAN SASSO
  17. 17. ICARUS DETEKTOR DRIFTKAMMER MIT 600 TONNEN FLÜSSIGEM ARGON DRIFTLÄNGE :1,5M PMT KATHODE 3-D DARSTELLUNG DER EVENTS ANALOG ZUR BLASENKAMMER ERZEUGTER NEUTRINO STRAHL: 1-100GeV 2600 vµ EREIGNISSE pro kt/Jahr OHNE OSCILLATION 22 vtau EREIGNISSE PRO kt/Jahr
  18. 18. v– v+ d + - + – V0 i0 E d d p p Drift ZEIT Edrift Drift Richtung IONISATIONSSPUR IONISATIONSSPUR IONISIERTE ELEKTRONEN SPUR INDUKTIONS KABEL EBENE SAMMEL EBENE
  19. 19. Drifttime(1.5m)Drifttime(1.5m) Collection view Induction2 view EVNTS VOM T600 HALB-MODUL SCHAUER MUONEN ZERFALL
  20. 20. ZUSAMMENFASSUNG ICARUS IST NICHT NUR SENSITIVE FÜR TAU-NEUTRINO ERSCHEINUNGEN ES IST AUCH SENSITIVE FÜR SOLARE NEUTRINOS ATMOSPERISCHE NEUTRINOS
  21. 21. AUSBLICK ZIELE ZUKÜNFTIGER NEUTRINOEXPERIMENTE : •GENAUERE UNTERSUCHUNG DES OSCILLATIONEFFEKTS •VORZEICHENBESTIMMUNG VON ∆m23 •CP-VERLETZUNG •AUSWIRKUNG DER MATERIE AUF DIE OSCILLATION (L >1000 km) VORGESEHENE ZUKÜNFTIGE NEUTRINOEXPERIMENTE : •JKHF-KAMIOKA EXPERIMENT JAPAN •BNL (SOUDAN/SUDBURY) - FNAL SUPER NUMI (1.6 MW) USA •CERN: SUPER PROTON LINAC NACH UNO FREJUS EUROPA
  22. 22. ZUKÜNFTIGES

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