Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation

1. Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider Seminar Astro- und Teilchenphysik 19. Januar 2009

2. Inhalt • Historie der Neutrinophysik • Theoretische Überlegungen zur Neutrino-Oszillation im Vakuum • Atmosphärische Neutrinos Super Kamiokande • Solare Neutrinos Chlorexperiment von Ray Davis Super Kamiokande Sudbury Neutrino Observatory • Reaktor Neutrinos Double Chooz Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

3. Eckdaten Der Neutrino Physik Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

4. Pauli´s Postulat 1914 β- Zerfall: Erwartetes Spektrum im Vergleich zum beobachteten Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

5. Pauli´s Postulat 1930 Pauli postuliert das Neutrino: Neutrino ist neutral; hat Spin ½; ist sehr leicht oder gar masselos Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

6. Pauli´s Postulat ν wird zusätzlich zu dem e- während dem β- Zerfall emittiert Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

7. Experimenteller Neutrinonachweis 1956: Cowan und Reines Antineutrinoquelle: Savannah River Reaktor (USA) Versuchsanordnung: Wassertanks A,B befinden sich zwischen den Detektoren I,II,III Signalverzögerung zwischen Neutron und Positron Abtrennen Untergrund Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

8. Neutrinos im Teilchenzoo 12 Fermionen 6- linkshändige Dublets 9- rechtshändige Singulets Leptonen Quarks Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider (keine in SM)

9. Neutrino Oszillation Quantenmechanik – Wellenbeschreibung freie stabile Teilchen Wahrscheinlichkeitsamplitude propagiert Wellenförmig in Raum-Zeit: Teilchen 1 habe zur Zeit am Ort die Amplitude am Ort Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

10. Neutrino Oszillation zwei Teilchen mit Massen , und gleicher Energie starten Phasengleich bei , in gleiche Richtung Phasen am Ort Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

11. Neutrino Oszillation für Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

12. Neutrino Oszillation Annahme: 1) , werden in schw. Wechselwirkung erzeugt 2) , sind Mischungen von Masseneigenzuständen , mit den Massen , entsprechend: Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

13. Neutrino Oszillation Zur Zeit wird ein erzeugt. Propagation der Masseneigenzustände , . Nach Flugstrecke L haben beide einen Phasenunterschied . Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider Quelle Propagation Nachweis

14. Neutrino Oszillation Wahrscheinlichkeitsamplitude, dass am Ort ein vorliegt: Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

15. Neutrino Oszillation Wahrscheinlichkeit, dass am Ort ein vorliegt. Einführung einer Oszillationslänge Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

16. Neutrino Oszillation Vakuum Oszillation für 2 Neutrinoflavours: Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

17. Neutrino Oszillation Jetzt 3 Neutrinosorten: Quelle Propagation Nachweis Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

18. Neutrino Oszillation Mit und , , Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider 3 Masseparameter 3 Mischungswinkel 1 Dirac-Phase

19. Neutrino Oszillation Amplitude für Übergang nach Strecke L: Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

20. Neutrino Oszillation Wahrscheinlichkeit, dass ein in ein übergeht: Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider Mittelwert Oszillationsterm

21. Neutrino OszillationAtmosphärischer Neutrinos Wechselwirkung kosmischer Strahlung in der äußeren Atmosphäre Erster Beweis Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

22. Super KamiokandeAtmosphärische Neutrinos Kamioka-Mine, Japan 1000m unter der Erde Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider 50000t Wasser Cherenkov Detektor Höhe: 40m Ø: 40m 11146 Photomultiplier

23. Super Kamiokande Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider • Cherenkov Kegel: • Energie • Richtung • e/µ-Unterscheidung

24. Super Kamiokande Observable: gemessen: Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider - Defizit

25. Super Kamiokande Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider µ: scharfer Ring e: unscharfen Ring (vielfach Streuung, Em Schauer)

26. Super Kamiokande Energie-abhängiger Defizit „aufsteigen- der“ µ-Neutrinos Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

27. Neutrino OszillationSolare Neutrinos Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

28. Neutrino OszillationSolare Neutrinos Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

29. Chlorexperiment von Ray DavisSolare Neutrinos Exposition von 380 m3 flüssigem Perchlorethylen (C2Cl4) in der Homestake-Mine (USA) sensitiv ab 7Be-Neutrinos Messzeit: 1970-1994: 108 Zyklen Resultat: Neutrinoereignisse pro Tag Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider Aus Sonnenmodell erwartet

30. Super KamiokandeSolare Neutrinos Solare Neutrinos: Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider kommen von der Sonne

31. Sudbury Neutrino Observatory SNOSolare Neutrinos Creighton Mine 2000 m unter der Erde Sudbury, Ontario, Canada 1000t D2O 9500 Photomultiplier Acryl Behälter Ø 12m Innerer Schirm, 1700t H2O Äußerer Schirm,5300t H2O Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

32. Sudbury Neutrino Observatory SNO Nachweis solarer 8B-Neutrinos Folgend in Einheiten 106 cm-2s-1: (CC) (NC) (ES) Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider Verifiziert durch Salt Phase

33. Double ChoozReaktorneutrinos • Reaktor disappearance Experiment: • 3 flavour Neutrino Oszillation • Suche nach θ13 • Chooz: • Double Chooz: Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider

34. Ergebnisse der Experimente Atmosphärische Neutrinos: (SK,…) -Oszillation Beschleuniger Neutrinos: (K2K, MINOS) Solare Neutrinos: (Homestake, Gallex, Sage, SK, SNO) Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider Reaktor Neutrinos: (KamLAND, CHOOZ,…)

35. Quellen Aktuelle Experimente und Ergebnisse zur Neutrino-Oszillation Florian Schneider