Baikal-Amanda-IceCube Christian Spiering, Technisches Seminar, Mai2004.

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Baikal-Amanda-IceCube

Christian Spiering, Technisches Seminar, Mai2004

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Viktor Hess(Nobelpreis 1936)

Entdeckung derKosmischen Strahlen1912

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Kosmische Strahlen

1 TeV (HERA)

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Neutrino-Teleskope in Wasser und Eis

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Amanda

Baikal

Super-K

Antares Nestor

Km3: IceCube

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Lake Baikal: The Site

Lake Baikal: The Site

NT-200

3600 m

1366

m

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Camp

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- 8 strings-192 optische Module

- Zeuthen: 2 N2-Laser DAQ in Uferstation Div. Elektronik Ersatzteil-Käufe Finanz-Unterstützung

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BED

Wasserdicht: ~ 900 Stecker ohne Leck !!!

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16

Eines der ersten Neutrino-Ereignisse, die mit demBaikal-Teleskopregistiert wurden.(1996)

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cascades140 m

36 zusätzliche PMTs 4x besser Sensitivität !

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+-

40m

unexpected electro-corrosion after > 6 years

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+-points of problems

Two out of four cables have broken during installation works in Spring 2003.Detector runs only with 5 strings in 2003. Two new cables in March 2004.

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Die Konkurrenz:

Projekte imMittelmeer

4100m

2400m

3400mANTARESNEMO NESTOR

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Neutrinoteleskope im Meer

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Antarktis

Neumayer

Amundsen-Scott

Mc Murdo

MirnyVostok

Dumont D‘Urville

Concordia

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Südpol

Dark sector

AMANDA

Dome

Landebahn

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Installation1996-2000

AMANDA-II

677 optische Modulean 19 Trossen

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DrillingHot water drillingHot water drilling

2 MW power3-4 days / 2 km

60 cm hole

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Counting House

The Counting House

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AMANDA Event

Signatures:Muons

AMANDA Event

Signatures:Muons

+ N + X

CC muon neutrinointeraction track

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Himmelskarte Amanda-II, 2000

697 Spurenvon unten

Von oben:größtenteils nichtdurch Neutrinoshervorgerufen

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Close by objects

SS-433

Sun

Cyg-X1

Crab - Nebula

SMC

LMC

30 kpc = 90 000 ly

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Amanda

Suche nach einem Überschuss von Neutrinos aus der gegenseitigen Vernichtung von Teilchen der dunklen Materie, die vom Schwerefeld der Sonne eingefangen wurden.

Suche nach dunkler Materie ( )

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Relativistische MagnetischeMonopole

10-16

10-15

10-14

10-18

10-17

= v/c

1.000.750.50

up

per

lim

it (

cm-2 s

-1 s

r-1)

Cherenkov-Licht n2·(g/e)2

n = 1.33

(g/e) = 137/ 2

8300

KGF

Soudan

MACRO

Orito

Baikal

Amanda

IceCube

electrons

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Amanda/IceCube als Supernova Monitor

Amanda-II

Amanda-B10

IceCube0 5 10 sec

Count rates

B10: 60% der Galaxis

A-II:95% der Galaxis

IceCube:bis zu LMC

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IceCube

1400 m

2400 m

AMANDA

South Pole

IceTop

- 80 Strings- 4800 PMT - Instrumentiertes

Volumen: 1 km3

- Installation: 2004-2010

~ 80.000 atm. per year

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Die IceCube-Kollaboration

Venezuela

Europa (11)

Antarctica

New Zealand

USA (10)Japan

Bartol Research InstituteUC BerkeleyUC IivinePennsylvania StateUW MadisonUW River FallsLBL BerkeleyU. Simón Bolivar, CaracasVUB, BrusselULB-IHEE, BruxellesU. de Mons-HainautImperial College, LondonDESY, ZeuthenMainz UniversitätWuppertal UniversitätStockholm UniversitetUppsala UniversitetKalmar UniversitetSouth Pole Station

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Amanda IceCube

Heat (surface) 2 MW 5 MW

Time to 2400 m 120-140 hours 35-40 hours

Fuel (gal/hole) 10,000 - 12,000 7,000 - 8,000

Set-up Time 5-6 weeks 18-25 days

Bohren: von Amanda zu IceCubeBohren: von Amanda zu IceCube

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800m

1600m

2400m

Present system

#1

100 gpm

#2

71 gpm

#3

60 gpm

T = 2.3

WOTAN

176 gpm

T = 1

F/F0 = (d/d0)8/3(p/p0)

1/2

7/13/00

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Drilling

ICECUBE

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winch

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Digital Optical Module - (DOM)Digital Optical Module - (DOM)

Photomultiplier

33 cm

DOM

Captures waveforms with

- 250 MHz first 500 ns

- 40 MHz over 5000 ns

Time-stamps each pulse

- r.m.s. < 5 nsec

Dynamic range

- 200 PE over 15 ns

- 2000 PE over 5000 ns

Dead time < 1 %

Noise rate < 500 Hz

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HV Base

Flasher Board

Delay BoardDOM Mainboard

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DOR: DOM Readout card

FPGA FLASH SRAM

96VDOM Power

Clock & Time String port

JTAG

PLD

Comm. ADC

Comm. DAC

Quad Cable Con.

Comm. Rec.

Power Switch

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Traffic over 2 kmtwisted pair cable:

- supply voltage- slow control- FADC output- synchro-signals ( require 5 nsec accuracy)

DOM

DOR

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preparation of componentscleaningpouring

Room 1:

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assemblyintegrationfunctionality test

Room 2:

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1st ProduktionEnd of February:

First 2 kits of electronic boardsarrived at Zeuthen

1.3.2004 :

First DOMproduced at DESY

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Dark Freezer Lab

- 45 °C

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Eµ=10 TeV, 90 hits Eµ=6 PeV, 1000 hits

Simulierte IceCube Events

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-90 0-45 9045

10-15

10-14

cm-2 s-1

SS-433

Mk-501

/ ~ 1

10-17

10-16

2001

2007

2003

2012

Expected sensitivitiesto steady point sources

GX339-4

„typical“ predictions for AGN, SNR, ... „typical“ predictions for AGN, SNR, ...

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P

t

50s

Attenuation length of cold ice at 15-30 kHz: ~ 2 km(light: ~ 100 meters)

Maximum of emission at ~ 20 kHzneutrino

Schallwelle

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• • •

amplitude

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180 MeV ProtonenUppsala Test-Beam

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RICE AGASA

Amanda, Baikal2002

2007

AUGER

Anita

AABN

2012

km3

EUSOAuger

Akustik?

2004

RICE AGASA

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