minos & ikarus

MINOS & ICARUSINHALTINHALT

EINLEITUNGEINLEITUNG

BISHERIGE KENTNISSE BISHERIGE KENTNISSE ÜÜBERBERNEUTRINOSNEUTRINOS

LONG-BASELINE EXPERIMENTELONG-BASELINE EXPERIMENTE

MINOSMINOS

ICARUSICARUSZIEL PRINZIP SCHLZIEL PRINZIP SCHLÜÜSSELTECHNIKSSELTECHNIK

ZUSAMMENFASSUNGZUSAMMENFASSUNG

Proseminar 25.06.2003 Petronela-Antonia Bauer pbauer@physnet.uni-hamburg.de Proseminar 25.06.2003 Petronela-Antonia Bauer pbauer@physnet.uni-hamburg.de

NEUTRINOEIGENSCHAFTEN1930 PAULI POSTULIERT NEUTRINOS

1956 EXPERIMENTELER NEUTRINO NACHWEIS (Cowan,Reines)

1957 EXPERIMEMTELER NACHWEIS DERPARITÄTSVERLETZUNG (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)

NEUTRINOEIGENSCHAFTEN

FESTE HELIZITÄTBEDEUTET MASSE=O

MAXIMALEPARITÄTSVERLETZUNG

NEUTRINOEIGENSCHAFTEN

ES WEDEN NUR LINKSHÄDIGE NEUTRINOSUND RECHTSHÄNDIGE ANTINEUTRINOSBEOBACHTET

NEUTRINO-QUELLEN:

RADIOAKTIVITÄT,SONNE/STERNE,SUPERNOVAE, AGN, HADRONENSCHAUER,HINTERGRUNDSTRAHLUNG,REAKTORENBESCHLEUNIGER

UNTERSCHEIDBAR DURCH ENERGIE UNDEINFALLSRICHTUNG/WINKEL

SEHR GERINGER WIRKUNGSQUERSCHNITT

NEUTRINO-OSCILLATIONNEUTRINO-OSCILLATIONSUPERKAMIOKANDE:SUPERKAMIOKANDE:EVIDENZ FEVIDENZ FÜÜR NEUTRINO-OSCILLATIONR NEUTRINO-OSCILLATION

BEI CERENKOV-STRAHLUNG SIND BEI 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-

LOGISCH LOGISCH ÜÜBERPRBERPRÜÜFT WURDEFT WURDE

NEUTRINO-OSCILLATIONNEUTRINO-OSCILLATIONVe ue1 ue2 ue3

Vµ = uµ1 uµ2 uµ3

V† u†1 u†2 u†3

V1

V2

V3

OSCILLATIONSWAHRSCHEINLICHKEIT:

P=sin 2ø•sin 1,27•∆m•L Ev

2 2 2

NEUTRINO-OSCILLATIONNEUTRINO-OSCILLATIONBEI OSCILLATIONBEI OSCILLATION : :

IST DIE MASSE NICHT NULLIST DIE MASSE NICHT NULL

ZWEI MZWEI MÖÖGLICHKEITEN FGLICHKEITEN FÜÜRRPARITPARITÄÄTSVERLETZUNG:TSVERLETZUNG:

DIRAC-NEUTRIONSDIRAC-NEUTRIONS

RECHTSHRECHTSHÄÄNDIGE NEUTRINOSNDIGE NEUTRINOSUND LINKSHUND LINKSHÄÄNDIGENDIGEANTINEUTRINOS DIE NICHTANTINEUTRINOS DIE NICHTWECHSELWIRKEN (STERIL)WECHSELWIRKEN (STERIL)

MAJORANA-NEUTRINOSMAJORANA-NEUTRINOS

LEPTONENZAHLVERLETZUNGLEPTONENZAHLVERLETZUNGTEILCHEN UND ANTITEILCHENTEILCHEN UND ANTITEILCHENIDENTISCHIDENTISCH

NEUTRINO-EXPERIMEMTE UND ERGEBNISSESUPERKAMIOKANDE

NOMADNOMAD

CHORUSCHORUS

CHOOZCHOOZ

LSLSND (vND (vµµ:v:vµµ:v:vee v veep ep e++n)n)

KARMENKARMEN

MINOS

OPERA

ICARUS

MAIN INJECTOR NEUTRINO OSCILLATION STUDY

ZIELE:

vµ-DISSAPEARENCE LONG-BASELINE EXPERIMENT

•BESTIMMUNG VON sin 2ø23 und ∆m322 2

••DEFINITIVE EINSCHRDEFINITIVE EINSCHRÄÄNKUNG DER OSCILLATION MITNKUNG DER OSCILLATION MITEINEM STERILEN NEUTRINOEINEM STERILEN NEUTRINO

••BESTBESTÄÄTIGUNG DER ERGEBNISSE VONTIGUNG DER ERGEBNISSE VONSUPERKAMIOKANDESUPERKAMIOKANDE

SCHLÜSSELTECHNIK:TARGETKALORIMETER

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-DetektorMISST ENERGIE

SPEKTRUMve CONTAMINATION

AbsorberHalle

Winkel 58 mrad

MINOS FAR DETEKTOR

STAHL SCINTILLATIONSKALOROMETER2,54 CM STAHL ABSORBER MIT

1,5T MAGNETFELD

POLYSTEREN-SCINTILLATONSSTREIFEN

(1CM DICK 4CM BREIT )

FERN DETEKTOR:

486 STAHLPLATTEN

5.4 TONNEN

NAHDETEKTOR:

282 STAHLPLATTEN

980 TONNEN3.8 * 4.8 m OKTAGON

KALIBRATION BEIDER DETEKTOREN MITKOSMISCHER STRAHLUNG

Crane

Ventilation

Electronics

SupportStructure Magnet Coil

ScintillatorModule Manifolds

RockBolts

MINOS FERN DETEKTOR

UNTERE STAHLPLATTE

OBERE STAHLPLATTESCINTILATOR PLATTE ±90°

STAHL PLATTEN UNDSCINTILLATORANORDNUNG

PMTWLS

MINOS FERN DETEKTOR

MULTIPLEX BOX: 8 FIBER

8 FIBER 1PIXEL 16 PIXEL M16-HAMATSU PMT

128 WLS FIBERPER PMT

WLS

SZINTILLATOR STREIFEN 8m

ZUSAMMENFASSUNG:

MINOS MISST CC-RATEN UND ENERGIE VERTEILUNG

MISST NC/(CC+NC)

ERHOFFTES ERGEBNISS:

NACHWEIS DER OSCILLATION UND BEGRENZUNG DESPARAMETERRAUMS

ERMITTLUNG DES OSCILLATIONS MODUS

IMAGING COSMIC AND RAREUNDERGROUND SIGNALS

ZIELE:

vt APPEREANCE LONG-BASELINE EXPERIMENT

DIREKTER NACHWEIS VON OSCILLATION

MESSUNG HOCHENERGETISCHER SOLAREN NEUTRINOS

PRTONZERFALL

SCHLÜSSELTECHNIK:ZEITPROJEKTIONSKAMMER

NEUTRINO-STRAHL VOM CERN ZUM GRAN SASSO

ICARUS DETEKTORDRIFTKAMMER MIT 600TONNEN FLÜSSIGEM ARGONDRIFTLÄNGE :1,5M

PMT KATHODE

3-D DARSTELLUNG DER EVENTS

ANALOG ZUR BLASENKAMMER

ERZEUGTER NEUTRINO STRAHL:

1-100GeV

2600 vµ EREIGNISSE pro kt/Jahr OHNEOSCILLATION

22 vtau EREIGNISSE PRO kt/Jahr

v–

v+

d

+ -

+

–V0

i0

E

d

d

p

p

Drift

ZEIT

Edrift

Drift Richtung

IONISATIONSSPUR

IONISATIONSSPURIONISIERTE

ELEKTRONEN

SPUR

INDUKTIONS KABELEBENE

SAMMEL EBENE

Dri

ft t

ime

(1.5

m)

Dri

ft t

ime

(1.5

m)

Collection view

Induction2 view

EVNTS VOM T600 HALB-MODUL

SCHAUER

MUONENZERFALL

ZUSAMMENFASSUNG

ICARUS IST NICHT NUR SENSITIVE FÜRTAU-NEUTRINO ERSCHEINUNGEN

ES IST AUCH SENSITIVE FÜR SOLARENEUTRINOS

ATMOSPERISCHE NEUTRINOS

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 :

•JK �HF-KAMIOKA EXPERIMENT JAPAN

•BNL (SOUDAN/SUDBURY) - FNAL SUPER NUMI (1.6 MW) USA

•CERN: SUPER PROTON LINAC NACH UNO FREJUS EUROPA

ZUKÜNFTIGES