Search for neutrino-induced particle showers with IceCube-40

• Main Author: Middell, Eike
• Other Authors: Kowalski, Marek, Bernardini, Elisa, Kappes, Alexander
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät 2015
• Subjects: IceCube; astrophysikalischer diffuser Neutrinofluss; atmosphärische Neutrinos; neutrinoinduzierte Teilchenschauer; astrophysical diffuse neutrinos; atmospheric neutrinos; neutrino-induced particle showers; 530 Physik; 29 Physik; Astronomie; US 3600; ddc:530; Antarktis*; Eisschild*
• Online Access: http://edoc.hu-berlin.de/18452/17879; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:11-100230605; https://doi.org/10.18452/17227

Das IceCube-Experiment sucht nach astrophysikalischen, hochenergetischen Neutrinos, von deren Entdeckung man sich Antworten auf die seit mehr als 100 Jahren offene Frage nach dem Ursprung der kosmischen Strahlung erhofft. Zu diesem Zweck wurde ein kubikkilometergroßes Volumen tief im Antarktischen Eisschild mit optischen Sensoren instrumentiert, um die in Neutrinowechselwirkungen entstandene Cherenkov-Strahlung nachzuweisen.Diese Dissertation beschreibt eine Suche nach neutrinoinduzierten Teilchenschauern in Daten, die von April 2008 bis Mai 2009 während der Konstruktionsphase von IceCube aufgezeichnet wurden. Zu dieser Zeit war etwa die Hälfte der endgültigen Detektoranordnung in Betrieb. Das Ziel der Arbeit war die Entdeckung astrophysikalischer Neutrinos mit der Maßgabe, gleichzeitig eine Sensitivität für Neutrinos terrestrischen Ursprungs aufrecht zu erhalten. Beide Sorten von Neutrinos müssen von einem vielfach größeren Untergrund von atmosphärischen Myonen isoliert werden. Die Suche nach Teilchenschauern im Detektor bietet sich hierfür an, da diese Signatur einer Neutrinowechselwirkung eine gute Energierekonstruktion ermöglicht und sich qualitativ von der Signatur des Myonuntergrunds unterscheidet. Eine robuste Abschätzung des Myonuntergrunds wurde mittels Luftschauersimulationen gewonnen. Methoden wurden entwickelt, um Neutrinos und Myonen voneinander zu unterscheiden. Zwei verschiedene Ereignisselektionen wurden erstellt. Die erste zielt mit einer Energieschwelle von 2 TeV auf die Messung atmosphärischer Neutrinos ab und fand einen geringen Überschuss an Ereignissen der quantitativ gut mit atmosphärischen Neutrinos erklärt werden kann, jedoch nicht signifikant genug ist, um einen rein myonischen Ursprung auszuschließen. Die zweite Selektion war mit einer Energieschwelle von 100 TeV für astrophysikalische Neutrinos optimiert. Der gefundene Überschuss ist kompatibel mit einer stringenteren Flussmessung, die mit dem fertiggestellten IceCube Detektor gelang. The IceCube experiment aims at the detection of ...