| Autor(en): |
Sebastian Panknin |
Titel: |
Search for neutrino-induced cascade events in the IceCube detector |
| Gutachter: |
Alexander Kappes; Hermann Kolanoski; Marek Kowalski |
| Erscheinungsdatum: |
17.10.2011 |
| Volltext: |
pdf
(urn:nbn:de:kobv:11-100196422)
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| Fachgebiet(e): |
Physik |
| Schlagwörter (ger): |
Neutrinos, IceCube, diffuser Fluss, Kaskaden |
| Schlagwörter (eng): |
IceCube, neutrinos, diffuse flux, cascades |
| Einrichtung: |
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Lizenz: |
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| Zitationshinweis: |
Panknin, Sebastian:
Search for neutrino-induced cascade events in the IceCube detector;
Dissertation,
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 17.10.2011, urn:nbn:de:kobv:11-100196422
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| Abstract (ger): |
| Diese Arbeit präsentiert Ergebnisse einer Suche nach einem diffusen
Fluss hochenergetischer, extraterrestrischer Neutrinos. Solch ein Fluss wird von
verschiedenen Modellen zur Entstehung kosmischer Strahlung
vorhergesagt. In einem Neutrinodetektor wie IceCube
stehen im wesentlichen zwei
Signaturen zum Nachweis der Neutrinos zur Verfügung: Das spurartige
Lichtsignal eines neutrinoinduzierten Myons und das sphärische
Lichtmuster eines
neutrinoinduzierten Teilchenschauers, hier Kaskade genannt.
Gesucht wurden neutrinoinduzierte Kaskaden mit Hilfe des
IceCube-Neutrinodetektors. Die Daten stammen aus der Zeit von
2008 mit 367 Tage Messzeit. In dieser Zeit befand sich der
Detektor noch im Aufbau und hatte etwa die Hälfte
seiner Größe erreicht.
Eine Neutrinoflusssuche mittels Kaskaden ist sensitiv auf alle
Neutrinoflavors. Da sich die Kaskaden nur über wenige Meter ausdehnen,
ist anders als bei den kilometerlangen Myonspuren, eine gute
Energierekonstruktion möglich. Dadurch kann der
astrophysikalische Neutrinofluss vom atmosphärischen
Neutrinountergrund statistisch unterschieden werden.
In der Simulation von neutrinoinduzierten Kaskaden wurde bisher nicht
berücksichtigt, dass innerhalb einer hadronischen Kaskade auch Myonen
erzeugt werden. Dieses kann die Form der Kaskade dahingehend beeiflussen, dass
die sphärische Symmetrie abnimmt. Daher wurde der Effekt in dieser
Arbeit parametrisiert und der Simulation hinzugefügt.
Weiter wurden Schnitte auf die Ereignistopologie und
rekonstruierte Energie entwickelt,
welche den Untergrund aus atmosphärischen Myonen und atmosphärischen
Neutrinos reduzieren.
Vier der gemessenen Ereignisse passieren diese Schnitte. Aufgrund der hohen
systematischen Fehler ist dieses Ergebnis mit einer
Untergrunderwartung von 0.72+/-0.28+1.54-0.49 Ereignissen
verträglich. Unter der Annahme eines Flavorverhältnisses von
1:1:1 bestimmt sich daraus die obere Grenze für den Neutrinofluss zu
9.5*10^-8 E^-2 GeV/s/sr^/cm^2. |
| Abstract (eng): |
| This thesis presents results of a search for a diffuse flux of high
energetic neutrinos
from extra-terrestrial origin. Such a flux is predicted by several
models of sources of cosmic ray particles. In a neutrino detector,
such as IceCube,
there are mainly two signatures available for detection of neutrinos:
The track-like light signal of a neutrino induced muon and the
spherical light pattern of a neutrino induced particle shower, called
cascades in this context.
The search is based on the measurement of
neutrino induced cascades within the IceCube neutrino detector.
The data were taken in 2008/2009 with a total uptime of
367 days.
At that time the detector was still under construction and had
just reached half of its final size. A search for a neutrino flux using
cascades is sensitive to all neutrino flavors.
A cascade develops within few meters, in contrast to the muon track of
several kilometers length. Therefore a good energy reconstruction is
possible. With such a reconstruction the astrophysical neutrino flux
can be statistically distinguished from the background of
atmospheric neutrinos.
In the simulation of cascades so far it was not included, that in
hadronic cascades muons are produced. This can influence the shape of
the cascade, to a less spherical one. Therefore the effect was
parameterized in this thesis and included in the simulation.
Further cuts on the event topology and reconstructed energy were
developed, in order to
reduce the background of atmospheric muons and atmospheric
neutrinos. Four events from
the measured data pass these cuts. Taking the high systematic
uncertainties into account,
this result is in agreement with the expected background
of 0.72+/-0.28+1.54-0.49 events. For an assumed flavor
ratio of 1:1:1$ the
upper limit for the all flavor neutrino flux is
9.5*10^-8 E^-2 GeV/s/sr/cm2.
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