540 likes | 761 Views
Neutrinon, nyckeln till universums hemligheter?. Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Hulth@physto.se. Från det allra minsta till det allra största. Kvarkarna och leptonerna är de allra minsta beståndsdelarna av materiens vi känner till
E N D
Neutrinon, nyckeln till universums hemligheter? Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Hulth@physto.se Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Från det allra minsta till det allra största • Kvarkarna och leptonerna är de allra minsta beståndsdelarna av materiens vi känner till • Mindre än 0,000 000 000 000 000 001 m (10-18 meter) • ”Mikroskopet” har en omkrets av 27 km.. CERN Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Från det allra minsta till det allra största • Det största vi känner till är det synliga universums storlek. • Universum är ca 15 miljarder år gammalt. • En ljusstråle som startade i Big Bang har gått 15 miljarder ljusår dvs 100 000 000 000 000 000 000 000 000 (1026) meter Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Från det allra minsta till det allra största • Förhållandet mellan det allra största och det allra minsta blir då: 1 00 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (1044) Stort men inte oändligheten……. Inom astropartikelfysiken avänder vi det allra minsta för att studera det allra största och det allra största för att studera det allra minsta…. Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Kort sammanfattning av neutrinofysik • Det finns tre olika familjer av leptoner • Elektronneutrino (e) och electronen (e-) • Myonneutrino () och myonen (-) • Tauneutrino () och tauonen (-) • Neutrinerna kan passera enorma mängder materia utan att stoppas • Tex kan en 1 MeV elektronneutrino passera 20 ljusår av solit bly innan den stoppas!!!!!!!!! Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Några neutrinosiffror • Solen skickar varje sekund ut 200.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 neutriner (2*1038) neutriner • På Jorden har vi ca 40.000.000.000 neutriner/cm2/sekund • Från Big Bang finns det 330 miljoner neutriner /m3(Energi 0.0004 eV) i rummet (men bara en halv proton) • 340 miljoner neutriner bildas i vår kropp varje dag på grund av 40K sönderfall. Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Neutriner från supenova • När en stjärna exploderar utsänds energin till 99% i form av neutrino-strålning!!!!! • En stjärna exploderade 1054 och bildade Krabbnebulosan Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Det behövs 20 ggr mer materia än vad som observeras!! Vad är det? “Mörk materia” Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Mörk materia vad är det? • Neutriner? • Bruna dvärgar? • Kalla gasmoln (väte)? • Ny typ av materia? • Fel på Newton? Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Populäraste teorin • En del av ”allt” men den dominerande delen ny typ av materia. • S.k. Supersymmetriska partiklar som bildats i samband med Big Bang! • Neutraliner. Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
WIMPs från solen/jorden Sök efter ett överskott av neutriner från solen och jordens centrum. Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Kosmisk strålning proton mesoner myoner Ca 100 myoner/m2sek Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Kosmisk strålning Den kosmiska strålningen kan ha energier som vi idag inte vet hur man skapar. Vad är källan till dessa partiklar? Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
En möjlig kandidat för Kosmisk strålning Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Gammablixtar?!!! Source 9 Billion light years away! Kosmologiska källor!!!. Men vad är det??? Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Gammablixtar • Kan vara farliga om de exploderar nära… Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Neutrinoastronomi • Neutriner kan färdas enorma sträckor och genom stora mängder materia utan att stoppas • Neutriner förväntas bildas vid många olika kosmologiska källor (mörk materia, AGN, GRB…) • Neutrinon går opåverkat av universums magnetfält • Ett helt nytt sätt att studera universum!! • Bygg neutrino-teleskop!! Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Neutrinofysik • Vi har tre neutriner: • Elektronneutrinon ne • Myonneutrinon nm • Tauneutrinon nt Exempel neutronsönderfall : neutron -> proton + e- + ne Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Exempel på neutrinoreaktion Muonen kan beroende på energin färdas många km Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Exempel på Tjerenkovstrålning En laddad partikel som färdas snabbare än ljushastigheten i mediet skapar en chockvåg av elektromagnetisk strålning (ljus) q cosq = 1/(nb) b = v/c, n= brytningsindex Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
AMANDA detektorn • Vi har tillsammans med amerikanska, belgiska och tyska fysiker byggt världens största neutrinoteleskop placerat vid Sydpolen, Antarktis. • http://www.physto.se/~amanda/ Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
AMANDA detektorn vid Sydpolen • Varför Sydpolen? • En 3000 meter tjock glaciär • En året runt bas med all infrastruktur • Inga fiskar Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
AMANDA Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
South Pole Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Joakim Edsjö SU
Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Joakim Edsjö SU
myon neutrino Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
106 muons from cosmic rays/muon from neutrinos !!!! myon neutrino Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
varmvattenvärmare -50 m -55 C -25 C -2300 m Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Joakim Edsjö SU
Montering av ljusdetektor vid hålet Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
-840 m Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
AMANDA-II Feb. 00 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Joakim Edsjö SU
Två neutrino event i AMANDA-II teleskopet Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
AMANDA Event Signatures:Muons DATA CC muon neutrino interactions Muon tracks Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet nm + N m + X
AMANDA-B10 punktkällor * Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet * Average over declination given in astro-ph/0002492
AMANDA-II “Online analysis” 4.5 atmospheric candidates / day Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet The Stockholm model
Summering av AMANDA • Världens största neutrinoteleskop • Tekniken fungerar!! • Vi observerar 4-5 neutrinoreaktioner/dag • Hittills har vi bara analyserat färdigt data från 1997. • Analys av 1998,1999,2000,2001 pågår parallellt. Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
AMANDA detektorn är värdens största neutrinoteleskop och vi analyserar nu data. Men den är för liten!! Framtiden IceCube Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Grid North 100 m AMANDA South Pole SPASE-2 Dome Skiway IceCube:Top View 80 strings 60 modules/string Volume 1 km3 Depth 1400-2400 m Counting House Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
IceTop AMANDA South Pole IceCube Skiway 80 Strings 4800 PMT 1400 m 2400 m Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
µ-events in IceCube Eµ=6 PeV Eµ=10 TeV 1 km Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
AMANDA/IceCube • Vi har nu ett fungerande neutrinotelskop vid Sydpolen. • Första resultaten på väg. • IceCube kommer att ytterligare förbättra vår känslighet i framtiden. • Mycket spännande att titta ut i det okända! • Fysikum, Stockholms universitet i främsta linjen! Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Mats Pettersson Gymnasielärare från Angereds gymnasium Göteborg vid sydpolen 14 november 2001 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet
Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet