Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG)

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E-Verhandlungen 2003
Programm und Abstracts der Sitzung T 101

ANTARES - ``Fischen'' nach Neutrinos im Mittelmeer

•Alexander Kappes, Gisela Anton, Bettina Hartmann, Jürgen Höß l, Timo Karg, Uli Katz, Wolfgang Kretschmer, Sebastian Kuch, Christopher Naumann, Rainer Ostasch, Carsten Richardt und Frank Sukowski für die ANTARES-Kollaboration
Universität Erlangen-Nürnberg, Physikalisches Institut, Erwin-Rommel-Straß e 1, 91058 Erlangen

ANTARES ist eine europäische Kollaboration, die das Neutrinoteleskop, das zur Zeit vor der südfranzösischen Küste in einer Tiefe von etwa 2400  m entsteht, baut und betreibt. Das Teleskop wird in seiner endgültigen Ausbaustufe aus 12 sogenannten Strings bestehen, die ein Volumen von ca. 0.03  km³ instrumentieren. Die Rekonstruktion der Neutrinos erfolgt mit Hilfe von Cherenkov-Licht, das von geladenen Teilchen wie Elektronen oder Myonen, die bei Wechselwirkungen der Neutrinos im Wassers entstehen, ausgesandt wird. Der Detektor zielt u.a. auf die Messung des diffusen kosmischen Neutrinoflusses, die Vermessung des Winkel- und Energiespektrums der Neutrinos und die Suche nach Punktquellen ab, sowie auf die Suche nach Signalen von WIMPs oder anderer exotischer Teilchen. Die Erlanger ANTARES-Gruppe ist in der jetzigen Aufbauphase des Teleskops an Studien zum myonischen Untergrund und der Neutrinorekonstruktion beteiligt, sowie an der Entwicklung einer datenbasierten Methode zur Bestimmung der Lage des Detektors. Ein weiterer Schwerpunkt der Gruppe liegt bei der Untersuchung und Entwicklung der akustischen Detektion von Neutrinos in einem zukünftigen größ eren Detektor. Gefördert durch das BMBF (05 CN2WE1/2).

Untersuchungen zur Rekonstruktion von Elektron-Neutrinos im ANTARES-Detektor

•Christopher Naumann, Gisela Anton, Bettina Hartmann, Jürgen Höß l, Uli Katz, Wolfgang Kretschmer und Frank Sukowski für die ANTARES-Kollaboration
Universität Erlangen-Nürnberg, Physikalisches Institut, Erwin-Rommel-Straß e 1, 91058 Erlangen

Das Antares-Experiment ist ein unterseeisches Neutrinoteleskop, das sich in 2400m Tiefe vor der französischen Mittelmeerküste im Aufbau befindet. Schwerpunkt des Projekts ist die Detektion hochenergetischer Neutrinos aus kosmischen Quellen.

Im Anfangsstadium des Experiments steht die Untersuchung atmosphärischer Neutrinos im Mittelpunkt, insbesondere in Hinsicht auf Flavour-Oszillationen. Hierfür ist es vorteilhaft, neben den myonischen Neutrinos auch elektronische zu messen, insbesondere in einem Energiebereich unterhalb von 100 GeV.

In diesem Vortrag werden Untersuchungen zur Rekonstruktion dieser Elektronneutrinos vorgestellt.

Gefördert durch das BMBF (05 CN2WE1/2).

Studien zum Design eines zukünftigen akustischen kubikkilometer Unterwasser-Neutrinodetektors

•Timo Karg, Gisela Anton, Jürgen Höß l, Alexander Kappes, Uli Katz, Sebastian Kuch, Rainer Ostasch und Carsten Richardt für die ANTARES-Kollaboration
Universität Erlangen-Nürnberg, Physikalisches Institut, Erwin-Rommel-Straß e 1, 91058 Erlangen

Da Schall in Wasser eine wesentlich (Faktor zehn) größ ere Reichweite als Licht besitzt, soll der zum Studium kosmischer Neutrinos entwickelte ANTARES Wasser-Cherenkov-Detektor auch mit Hydrophonen zur akustischen Detektion höchstenergetischer ( > 10¹⁶  eV) Teilchen ausgerüstet werden, um die Realisierbarkeit eines rein akustischen Unterwasser-Neutrinodetektors zu untersuchen.

Ausgehend von dem erwarteten charakteristischen scheibenförmigen Schallsignal wurden die Eigenschaften eines solchen zukünftigen kubikkilometer Detektors mittels Monte Carlo Methoden untersucht. Es werden Aussagen zur Effizienz gemacht, die helfen, die Anordnung der Hydrophone in einem Detektor zu optimieren.

Gefördert durch das BMBF (05 CN2WE1/2).

Akustische Detektion von UHE Neutrinos (1): Aufbau eines Teststands für Hydrophone

•Sebastian Kuch, Gisela Anton, Jürgen Hössl, Alexander Kappes, Timo Karg, Uli Katz, Rainer Ostasch und Carsten Richardt für die ANTARES-Kollaboration
Universität Erlangen-Nürnberg,Physikalisches Institut,Erwin-Rommel Straß e 1,91058 Erlangen

Im Rahmen des ANTARES Experiments wird die Möglichkeit der akustischen Detektion ultrahochenergetischer Neutrinos in einem Tiefseedetektor untersucht. Für einen solchen Detektor werden akustische Sensoren (Hydrophone) benötigt, die beim Betrieb in mehreren km Wassertiefe hohe Signalempfindlichkeit mit geringem Rauschen verbinden.

Um die Eigenschaften bestimmter Hydrophone zu testen, ist ein Aufbau nötig, mit dem die Hydrophone sowie die Signalcharakteristika und Auswertealgorithmen anhand künstlich erzeugter Signale untersucht werden können.

In dem Vortrag werden der Aufbau eines Teststandes beschrieben und erste Ergebnisse von Testmessungen gezeigt.

Gefördert durch das BMBF (05 CN2WE1/2)

Akustische Detektion von UHE-Neutrinos (2): Entwicklung einer Kalibrationsquelle

•Rainer Ostasch, Gisela Anton, Jürgen Hössl, Alexander Kappes, Timo Karg, Uli Katz, Sebastian Kuch und Carsten Richardt für die ANTARES-Kollaboration
Universität Erlangen-Nürnberg, Physikalisches Institut, Erwin-Rommel-Straß e 1, 91058 Erlangen

Im Rahmen des ANTARES-Experiments soll die Möglichkeit der akustischen Detektion hochenergetischer Neutrinos in einem zukünftigen, extrem groß volumigen Detektor untersucht werden. Dazu ist geplant, ANTARES zusätzlich zu den Photosensoren mit Hydrophonen auszurüsten.

Um die Energie der detektierten Neutrinos zu rekonstruieren, müssen die Hydrophone durch geeignete Testsignale kalibriert werden. Hierzu benötigt man eine Kalibrationsquelle, welche eine vorgegebene Energie (einige PeV) innerhalb kürzester Zeit (einige zehn ms) im Wasser deponieren und somit einen bipolaren Druckpuls erzeugen kann.

In diesem Vortrag werden Entwicklung, Aufbau und erste Tests einer solchen Kalibrationsquelle beschrieben.

Gefördert durch das BMBF (05 CN2WE1/2).

Simulation und Rekonstruktion hadronischer Schauer für das ANTARES-Neutrinoteleskop

•Bettina Hartmann, Gisela Anton, Jürgen Höß l, Uli Katz, Wolfgang Kretschmer, Christopher Naumann und Frank Sukowski für die ANTARES-Kollaboration
Universität Erlangen-Nürnberg, Physikalisches Institut, Erwin-Rommel-Straß e 1, 91058 Erlangen

Im Rahmen des ANTARES-Experiments (Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss environmental RESearch) werden über 1000 mit Photomultipliern bestückte optische Module an 12 Strings in einer Tiefe von 2000 bis 2400m vor der französischen Mittelmeerküste versenkt. Diese sollen ab 2004 das Cerenkov-Licht der Reaktionsprodukte kosmischer Neutrinos detektieren. Die geografische Lage des Experiments ermöglicht dabei u.a. die vollständige Beobachtung des südlichen Sternenhimmels.

Wegen des groß en Energiespektrums (von einigen GeV bis zu mehreren PeV) ist die bisher vorhandene, zumeist für Beschleunigerexperimente entwickelte, Simulationssoftware nur bedingt verwendbar. Wir zeigen in diesem Vortrag die Grenzen der zur Verfügung stehenden Software auf und stellen neue Entwicklungen vor. Besonderes Gewicht wird hierbei auf die Simulation und Rekonstruktion hadronischer Schauer gelegt.

Gefördert durch das BMBF (05 CN2WE1/2).

Simulation Atmosphärischer Schauer mit CORSIKA

•Frank Sukowski, Gisela Anton, Bettina Hartmann, Jürgen Höß l, Alexander Kappes, Uli Katz, Wolfgang Kretschmer und Christopher Naumann für die ANTARES-Kollaboration
Universität Erlangen-Nürnberg

Der ANTARES-Detektor ist ein Unterwasser-Neutrinoteleskop, welches das Cerenkovlicht von hochrelativistischen Myonen detektiert, die bei der Wechselwirkung von Myon-Neutrinos mit Materie entstehen. Die optischen Module in ANTARES sind so ausgerichtet, daß sie hauptsächlich für das Licht von aufwärtspropagierenden Myonen sensitiv sind. Solche Myonen können nur von Neutrinos erzeugt werden, da die Erde sonstige kosmische Strahlung abschirmt. Da jedoch die optischen Module eine gewisse Sensitivität zur Seite hin haben, können sie auch Licht von atmosphärischen Myonen detektieren. Besonders der Fall, daß an zwei Photomultipliern beinahe gleichzeitig das Cerenkovlicht von zwei Myonen einfällt, stellt eine mglicherweise gefährliche Quelle von Untergrundereignissen dar. Um diese Fehlerquelle abzuschätzen, werden atmosphärische Schauer und deren sekundäre Myonen mit dem Programmpaket CORSIKA simuliert.

Gefördert durch das BMBF (05 CN2WE1/2)

Wie genau kennen wir das Spektrum der Schauergröße von EAS?

•Gerd Schatz
Habichtweg 4, 76646 Bruchsal

26 Spektren der Elektronenzahl ('Schauergröße') ausgedehnter Luftschauer (EAS) im Bereich des Knies wurden konsistent analysiert und durch jeweils 5 Parameter beschrieben (Lage des Knies, Gesamtintensität, Exponenten unter- und oberhalb des Knies und Kniekrümmung). Während die Lage des Knies die erwartete Abhängigkeit von der atmosphärischen Tiefe zeigt, weichen andere Parameter zum Teil um das Vielfache ihrer statistischen Fehler voneinander ab. Mögliche Erklärungen werden diskutiert.

Mögliche Beobachtung hoch energetischer Luftschauer aus der Richtung galaktischer Kerne

•Jürgen Brandes¹ und Paul Doll^2
1Jürgen Brandes Danziger Str. 65 D-76307 Karlsbad
²Paul Doll Institut für Kernphysik, Forschungszentrum Karlsruhe, Postfach 3640 D-76021 Karlsruhe

In galaktischen Kernen vermutet man schwarze Löcher (SL). Da ein SL keine Teilchenemission zulässt, können aus seiner Richtung keine Teilchen beobachtet werden. Wenn trotzdem aus der Richtung von SL Teilchen beobachtet werden, müssen sie aus der Akkretionsscheibe oder vom Torus kommen. Das können aber keine höchst energetischen Teilchen sein [1]. Wenn höchst energetische Teilchen aus dem Zentrum von Galaxien beobachtet werden - wie etwa mit dem Luftschauerexperiment AUGER - dann gibt es dort keine SL.

Es bestehen Überlegungen [2] für supermassive Objekte im Rahmen der Schwarzschild-Metrik, die ohne Ereignishorizont, d. h. ohne SL auskommen.

[1] H. Lesch, in: Jets from Stars and Galactic Nuclei, Proceedings Workshop Bad Honnef 1995, Berlin Heidelberg: Springer Verlag 1996

[2] J. Brandes, Die relativistischen Paradoxien und Thesen zu Raum und Zeit - Interpretationen der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie. 3. erw. Aufl. Karlsbad: VRI 2001

Untersuchung von gemessenen Atmosphärenprofilen und deren Auswirkung auf die Observablen des Pierre Auger Observatoriums

•Bianca Keilhauer, Hans Klages und Markus Risse

Mit dem Pierre Auger Observatorium werden höchstenergetische Luftschauer der kosmischen Strahlung detektiert. Besonders bei der longitudinalen Entwicklung des Luftschauers und des produzierten Fluoreszenzlichtes, wie z.B. der Position des Schauermaximums, zeigen die Eigenschaften Druck, Temperatur und Dichteintegral der Atmosphäre großen Einfluß.

Um die Bedingungen für das Auger-Experiment quantifizieren zu können, wurden mittels Radiosonden atmosphärische Profile über der Pampa Amarilla, Argentinien, gemessen. Für diese gemessenen Atmosphären werden die Auswirkungen auf die experimentellen Observablen diskutiert und exemplarische, simulierte Luftschauer verglichen.

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Zuletzt geändert am 08.04.2003

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