Measurement of neutrino oscillations in atmospheric neutrinos with the IceCube DeepCore detector

• Main Author: Garza, Juan Pablo Yáñez
• Other Authors: Kolanoski, Hermann, Halgren, Allan, Lohse, Thomas
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: German
• Published: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I 2014
• Subjects: IceCube; Neutrinooszillationen; DeepCore; Atmosphärischen neutrino; Neutrino oscillations; Atmospheric neutrinos; Muon neutrino disappearance; 530 Physik; 29 Physik; Astronomie; UN 7250; UO 6340; ddc:530; Antarktis*
• Online Access: http://edoc.hu-berlin.de/18452/17668; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:11-100219816; https://doi.org/10.18452/17016

Neutrinooszillationen sind ein sehr aktives Forschungsfeld. In den letzten Jahrzehnten haben viele Experimente das Phänomen untersucht und sind inzwischen zu Präazisionsmessungen vorangeschritten. Mit seiner Niederenergieerweiterung DeepCore kann das IceCube-Experiment zu diesem Forschungsfeld beitragen. IceCube ist ein 1 km^3 großes Tscherenkow-Neutrino-Teleskop, welches das tiefe, antarktische Eis des Südpols als optisches Medium nutzt. DeepCore ist eine Erweiterung mit dichterer Instrumentierung im unteren Teil des IceCube-Teleskops. Diese dichte Instrumentierung ermöglicht den Nachweis von Neutrinos mit Energien ab einer Energieschwelle von etwa 10 GeV. Jedes Jahr werden Tausende von atmosphärischen Neutrinos oberhalb dieser Schwelle in DeepCore detektiert. Eine Bestimmung der Energie der Neutrinos und des durch sie zurückgelegten Weges durch die Erde ermöglicht die Messung von Neutrinooszillationen. In dieser Arbeit werden zunächst die Möglichkeiten von DeepCore diskutiert, Oszillationen auf unterschiedliche Weise zu messen. Das Verschwinden von Myon-Neutrinos wird als erfolgsversprechender Prozess ausgewählt. Darauf folgt die Beschreibung einer Methode zur Identifizierung von Tscherenkow-Photonen, welche detektiert wurden, bevor sie gestreut wurden -sogenannte- direkte Photonen. Mit Hilfe dieser Photonen kann der Zenitwinkel der Myon-Neutrinos bestimmmt werden. Auch die Energie der Neutrinos wird rekonstruiert. In den Jahren 2011 und 2012 wurden innerhalb von 343 Tagen mit dieser Analyse 1487 Neutrinokandidaten mit Energien zwischen 7 GeV und 100 GeV in DeepCore gefunden. Vergleicht man diese Zahl mit der erwarteten Zahl vom atmosphärischen Neutrinofluss ohne Oszillationen, so ergibt sich ein Defizit von etwa 500 Ereignissen. Die Osziallationsparameter, die die Daten am besten beschreiben, sind im Einklang mit den Parametern, die von anderen Experimenten veröffentlicht wurden. The study of neutrino oscillations is an active field of research. During the last couple of decades many experiments have ...