1 / 41

Radio detection of ultra-high energy neutrinos in Antarctica

Radio detection of ultra-high energy neutrinos in Antarctica. Dave Besson , University of Kansas. Nebraska Colorado Missouri Oklahoma. Kansas. нейтрино расследование в Антарктике средства регистрация излучение черенков а в диапазонe радио. 2 образ цы :

sailor
Download Presentation

Radio detection of ultra-high energy neutrinos in Antarctica

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Radio detection of ultra-high energy neutrinos in Antarctica Dave Besson, University of Kansas Nebraska Colorado Missouri Oklahoma Kansas

  2. нейтринорасследованиев Антарктике средстварегистрацияизлучение черенкова в диапазонeрадио 2 образцы: RICE-``Radio Ice Cherenkov Experiment’’ (расположенно Южномполюсе, глубина 100-300 m, 1995-) ANITA-``Antarctic Impulsive Transient Apparatus” (воздушный шар 38 km над материк, прототип 2004; главный полёт 12/2006)

  3. Cosmic Ray spectrum конечнаяцель: соединиться спектра Заряженный, g-, и нейтрины измеренно на земле Extragalactic flux sets scale for many accelerator models Atmospheric neutrinos UHECRs

  4. сущность задач: • расстояние между столкновениамы (E>1020 eV) ограниченно иээа взаимодействие с CMB (photoproduction): • pgCMBDpp (“ГЗК”) • средняя длина свободного пробега ~ 10 Mpc ощушителност к процессамы в последний 30 M г! • B нижний энергий (1017-18 eV), реакциы как pgCMBpe+e-истощается протонны • подобный ограничение для регистрация гамма (ggCMBge+ e-) • решение: нейтрино астрономия • слабаявзаимодействие40 Gpc m.f.p. Лдя Z-burst! • однако, c.в. + незначительный поток @ ZeV (1/km2/century) вынуждается громадный нейтрино мишень (100-1000 km3) • “общепринятый” подход: PMT’s (AMANDA, Baikal, Antares, IceCube, Nestor, NEMO, SuperK): длина поглощение/рассеяние приближённо 40 m. • радио длина поглощение в лёд2 km (измерение 2004); акустический затухание оценивано: 10 km!! (SPATS 2006) • c радиоприёмникы, измеритрадио диапазона (в противоположность оптическийчеренкова излучение) : “Radio Ice Cerenkov Experiment”

  5. Байкал! превосходныйреконструкциямюон отnmNmN’

  6. Baikal Baikal длина поглощение/рассеяние

  7. эффективныйобъём (каскады) и эффективныйплощадь (muons)

  8. РАДИО-НЕЙТРИНО ДЕТЕКТОРЫ первый экспериментальный шаг – INR (Восток) Latten~2 km (500 MHz) (1985-1990); Тоже измереннo радио щум и фон – обе приемлемый

  9. измерениепрозрачностьлда (январь 2004, South Pole)

  10. радиоэхо обнаруживаемый сквозь 5.6 km. Лда! Barwick, Besson, Gorham, Saltzberg, J. Glac. 2005 Bedrock/2850m

  11. “РАДИО КОГЕРЕНЦ” (АСКАРЯН, 1961, 1962): Выгодно измерить ливень в диапазоне радио • ne+N -> e- + X • UHE e- вызывается электромагнитный каскад (bremsstrahlung, pair production, Compton, Bhabha, Moller, photoelectric effect…) • избытокотрицательныйзаряженныечастицразвивается (например, из-за e+ потер) • каждыйчастиц является источником черенкова излучение…

  12. В коротких волнах, получено сигнал= некогерентнаясумма всех волнах В длинные волны (>Rmoliere), получено сигнал = когерентнаясумма всех волнах Rmoliere ~10 cm

  13. E(w) – Provorov/Butkevich (INR) vs. ZHS vs. AVZ

  14. пучок электроновв SLAC - прямойнаблюдение A. действие (~2GHz) Sub-ns pulse, Ep-p~ 200 V/m! моделирующее 2GHz data • Measured pulse field strengths follow shower profile very closely • Charge excess also closely correlated to shower profile (EGS simulation)

  15. Is it coherent Cherenkov radiation? Yes! 2.2 GHz data: 100% polarized U S E In proper plane • Cherenkov radiation predictions: • 100% linearly polarized • plane of polarization aligned with plane containing Poynting vector S and particle/cascade velocity U Reflection from side wall • Observed: • 100% linearly polarized pulses • Plane of polarization exactly aligned with plane of S and U измерениеплоскостьполяризация

  16. Coherence and absolute field strength • No departures from coherence • field strength ~ Ng ~ shower energy • tested over a factor of ~20 in energy • Frequency dependence also as expected for coherent Cherenkov: • E ~ n dn up to ~2GHz 2.2 GHz all antennas Cherenkov curve Full Coherence

  17. Сравнение оценкы эффективныйобъём: радио / оптический

  18. 17 радиоприёмникы (400 MHz) 12 cm

  19. RICE-AMANDA-SPASE (South Pole) SPASE RICE

  20. RICE: 17 радиоприёмник – 200-500 MHz Receivers (Rx) Черенков конус

  21. радиопередатчикрегистрацияи калибровка известный Tx глубина Точкы=вычисленныйглубина разрешениеухудшается с расстояню

  22. симуляцияугольныйразрешение; dE/E~1

  23. RICE эффективныйобъём (каскады)

  24. первыйсобытие (Feb 11, 1999) Rx близко поверхность глубокий канал источникы=щум от поверхность

  25. Z-burst

  26. ANITA concept: наблюдениелёд с шара - эффективныйобъём~103 km3-sr

  27. ANITA эксперимент • Декабр, 2006: запускатьвоздушный шар над Антарктикой - летит высоте 38 км, 15-дней • чувствительный элементы (“детекторы”=радио антенны) пристально разглядывать в поверхность в поиск радио-волны в результате столкновение (коллизия) космические лучи (нейтрино) c лдом. (лёд = мишень для частиц)

  28. полётшар: (38 км – 2 gm/cm2 / 15-дней) +BOCTOK

  29. Вешаниеиспытание (Fort Sumner, New Mexico, USA); испытание с пучком (SLAC: june 26-july 3)/лёдная мишень запуск : 1 dec. 2006

  30. испытательныйпуск (15.12.03)

  31. После выпуска

  32. В будущем… • Ещё нужно 100увеличение эффективный-объём-живая-время • русская станция Восток предпочтительный Южному полусу: • 25% глубже лёд (больше мишень) • Холоднеепрозрачнее! • Меньще антропогенический шум • проект сеичас приготавливаетьсяустраивать радио детектор в востоке (NSF 06589– подержка международныи проекты) • (заинтересованныйличносты можно разговаривать c мной о подробностах)

  33. заключительный замечание: способ радио (и акустические) представлает возможность измерение нейтрино, монополы, редкий экзотический частиц, а больше всево представляет прыжок в неизвестност…

  34. акустический регистрация нейтрино

  35. Acoustic Detection of Ultra-High Energy Neutrinos Proton beam Time [mks] Proton beam measurements Acoustic signal simulation ITEP Moscow I V.I. Albul et al. Instr. and Exp. Techn. 44 (2001)327 beam: ITEP Moskau125MeV, 200 MeV p target : H2Odetector: hydrophone P Ethr 1016 eV P [dyn] = 2.3*10-14 Eb0.78 [eV] Amplitude Amplitude a -2004, June 18, 2004 Rolf Nahnhauer – DESY Zeuthen 25

  36. a An example of detected sound(hydrophones H1-H4,G7,G8) ITEP Moscow II EAS Sensitive hydrophone manufacturing Experiments at Lake Baikal time/msec piezo: -180 dB sin  Acoustic noise from Baikal water 3 “clusters”  = 90º surface noise  = 0º ???  = -10º ??? noise channeling below ice due to temperature gradient ? /rad a -2004, June 18, 2004 Rolf Nahnhauer – DESY Zeuthen 26

  37. GZK событие / гибрид детектор (c. 2011)

  38. GZK nu models Сигналы нетоценивать пределы (сплошной) на моделы (пунктирная) Waxman-Bahcall методрасчётнейтринопоток от GRB’s распространённый GRB поток

More Related