guest ::
Observation of high-energy neutrinos from the galaxy and beyond = Beobachtung hochenergetischer Neutrinos aus der Galaxie und darüber hinaus
2020
Dissertation, RWTH Aachen University, 2020
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak01
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2020-06-18
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2020-07059
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/793612/files/793612.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
IceCube (frei) ; astrophysical neutrinos (frei) ; galactic plane (frei) ; glashow resonance (frei) ; neutrinos (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 520
Kurzfassung
Das IceCube Neutrino Observatorium hat oberhalb von ~ 50TeV einen diffusen Fluss astrophysikalischer Neutrinos gemessen, dessen Größenordnung im Bereich der Waxman-Bahcall Grenze liegt. Dies legt einen Zusammenhang mit ultra-hochenergetischer kosmischer Strahlung und demnach einen extra-galaktischen Ursprung dieser Neutrinos nahe. Unterhalb von PeV-Energien wird ein Beitrag von Neutrinos erwartet, die in der Milchstraße durch den Zerfall geladener Pionen erzeugt werden, welche in Wechselwirkungen von kosmischer Strahlung mit Materie entstehen. Dieser diffuse, galaktische Neutrinofluss ist mit dem Fluss diffuser, galaktischer Gammastrahlung korreliert und enthält Informationen über Transport von galaktischer kosmischer Strahlung. Bei den höchsten Energien ist die resonante Produktion von W- Bosonen in Anti-Elektron-Neutrino - Elektron Wechselwirkungen bei 6.3PeV (die sog. Glashow-Resonanz) ein wichtiges Werkzeug zur Bestimmung der Eigenschaften des astrophysikalischen Neutrinoflusses. Nicht nur erhöht die Glashow-Resonanz die Wechselwirkungswahrscheinlichkeit von Anti-Elektron-Neutrinos mit Materie um zwei Größenordnungen, sie erlaubt auch die Unterscheidung von Neutrino und Anti-Neutrino Flüssen, welches einen Einblick in Neutrinoproduktionsprozesse ermöglicht. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Suche nach dem diffusen galaktischen Neutrinofluss mit der Hilfe von zwei Flussmodellen. Beide Modelltests ergeben Überfluktuationen, deren Signifikanz jedoch unter 2 sigma liegt. Die sich ergebenen oberen Grenzen schränken die Pionkomponente der diffusen galaktischen Emission in einem Energiebereich ein, der zur Zeit nicht für Experimente zur Messung der hochenergetischen Gammastrahlung erreichbar ist. Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Analyseeines Ereignisses, welches mit hoher Wahrscheinlichkeit durch die Glashow-Resonanzerzeugt wurde. Ergebnisse der Richtungs- und Energierekonstruktion dieses Ereignisses werden präsentiert. Mit diesem Ereignis wird zum ersten Mal eine Messung desastrophysikalischen Anti-Elektron-Neutrino-Flusses durchgeführt.The IceCube Neutrino Observatory has measured a diffuse neutrino flux of astrophysical origin above ~ 50TeV. The magnitude of the flux is close to the Waxman-Bahcall bound, suggesting a connection to ultra-high-energy cosmic-rays above 10^19 eV and therefore an extragalactic origin. However, below PeV energies, a fraction of the flux is expected to originate from the decay of charged pions created in interactions of cosmic rays (CR)with matter in the Milky Way. This diffuse galactic neutrino flux is closely related to the diffuse galactic gamma-ray flux, and carries information about the properties of galactic CR transport. At the highest energies, an important tool in measuring the properties of the astrophysical neutrino flux is the resonant W- production in anti-electron-neutrino - electron interactions (Glashow Resonance) at 6.3PeV. Apart from increasing the anti-electron-neutrino-matter cross-section by two orders of magnitudes and thus increasing the effective area for neutrino detection, the Glashow Resonance enables discrimination of neutrino and anti-neutrino fluxes, giving insight to the neutrino production processes. The first part of this thesis is dedicated to a search for the diffuse galactic neutrino emission using two different emission models. Both model tests result in overfluctuations with significances below 2 sigma. The resulting upper-limits constrain the pion component of galactic diffuse emission in an energy range currently not accessible to -ray measurements. The second part of this thesis is dedicated to the analysis of a Glashow-Resonance candidate event. Details about the directional and energy reconstruction of this event will be presented. For the first time, a measurement of the astrophysical anti-electron-neutrino flux is performed.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT020518803
Interne Identnummern
RWTH-2020-07059
Datensatz-ID: 793612
Beteiligte Länder
Germany
|
The record appears in these collections: |