T.Hebbeker Juli 2003

Seminar WS 2003/04 RWTH:

NeutrinosHebbeker, Hoepfner, Mnich, Pooth, Roth,

Tonutti, Wallraff

Elementarteilchenphysik/Astrophysik

Seminarthemen

Organisation

www.physik.rwth-aachen.de/~hebbeker/lectures/sem0304.html

T.Hebbeker Juli 2003

Teilc

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hysi

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nd A

stro

physi

k

Teilchenbeschleunigeruntersuchen Prozesse

s nach dem Urknall

1010

Neutrinos “entkoppeln”

Dunkle Materie = Neutrinos ? (300 / cm3)

Neutrinoquellen: Supernovae!

T.Hebbeker Juli 2003

No Thema Sprecher Termin

1 Beta-Zerfall und Paulis Hypothese

2 Projekt Poltergeist – Neutrino-Nachweis Hof

3 Myon-Neutrino und Tau-Neutrino Jacobi

4 Entdeckung der neutralen Ströme

5 Standardmodell der Teilchenphysik Indenhuck

6 Neutrinoquellen im Kosmos (Supernovae) Davids

7 Neutrinos aus dem Big-Bang Slabu

8 Solare Neutrinos Moll

9 Atmosphärische Neutrinos Oracz

10 Doppelter Beta-Zerfall

11 Neutrino-Masse Altenhöfer

12 Zukünftige Neutrino-Experimente P. Roloff

Zeit

: M

o 8

:30-1

0:0

0 O

DER

Di 8:3

0–1

0:0

0

T.Hebbeker Juli 20031) Der Beta-Zerfall und Paulis Hypothese

etwa die Hälfte der kinetischen Energie fehlt !

? epnAnfang 20. Jahrhunderts:

pe

e

eepn Liebe Radioaktive Damen und Herren!

... es könnten elektrisch neutrale Teilchen, die ich Neutrinos nennen will, in den Kernen existieren ...

... dass mit dem Elektron jeweils noch ein Neutrino emittiert wird, derart, dass die Summe der Energien von Neutrino und Elektron konstant ist. ....

W. Pauli, 1930:

(im Kern)

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2) Projekt Poltergeist und Neutrino-Nachweis

Cowan Reines

1956: C. Cowan, F. Reines et al:

„Project Poltergeist“

enpeKernreaktor

T.Hebbeker Juli 20033) Myon- und Tau-Neutrinos

1962

2000

Y

XA

T.Hebbeker Juli 2003

Gargamelle-

Blasenkammer

1973

ee (Aachen)

4) Entdeckung der „neutralen Ströme“

Bisher: „geladene Ströme“: Neu (1973): „neutrale Ströme“:

T.Hebbeker Juli 20035) Das Standardmodell der Teilchenphysik

Materie: Spin ½ - Fermionen:

Leptonen:

Quarks:

Wechselwirkungen: Spin 1 – Eichbosonen:

elektroschwach:

stark:

Photon masselos

Z-Boson Z 91 GeV

W-Boson W+ W- 80 GeV

Gluon g masselos

(Fast) alle experimentellen Daten werden akkurat beschrieben!

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aus Supernovae: SN 1987A (Magellansche Wolke)

aus der Sonne (Thema 8)

aus anderen kosmischen Quellen ?

6) Neutrinos aus dem Universum

HST 1996

2002

T.Hebbeker Juli 2003

7) Neutrinos aus dem Big-Bang

1 s: Neutrinos entkoppeln

400 000 a: Photonen entkoppeln

Photonen heute: „kosmische Hintergrundstrahlung“ 400/cm3 3K (1964)

Neutrinos heute: „Neutrino-Hintergrundstrahlung“ 300/cm3 2K Nachweis ?

T.Hebbeker Juli 2003

8) Solare NeutrinosNeutrinoquelle Sonne:

Heppnnpppp

Homestake-Mine

Ray Davis et al

eArCl e

Erde:

Nachweis (Beispiel):

Ergebnis:

sme //106 214

< 50% kommen auf Erde an !

?

evenp Oszillation

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9) Atmosphärische Neutrinos

Super-

Kamiokande

M. Koshiba et al.

Cerenkove

Erdatmosphäre:

Nachweis:

Ergebnis:

Ap ?

Rate `zu klein‘ !

Oszillation

T.Hebbeker Juli 2003

EPS conference High Energy PhysicsAachen 2003

Monday July 21 11:00-11:30 Karman Auditorium, FO1

Prof. Masatoshi Koshiba:

The birth of neutrino astrophysics

eps2003.physik.rwth-aachen.de

T.Hebbeker Juli 2003

10) (Neutrinoloser) Doppel-Beta-Zerfall ?

Hei

delb

erg-

Mos

cow

Ge„Dirac“-Neutrino

„Majorana“-Neutrino

beobachtet (1987)

???

T.Hebbeker Juli 2003

11) Neutrino-Masse ?

Wichtig für Teilchenphysik und Kosmologie!?

e

Massenbestimmung:

a) Genaue Messungen

des Beta-Zerfalls

a) Neutrino-Oszillationen ?

eepn

Wahrscheinlichkeit = )( 2mf

~ H

äufi

gkei

t

Tritium

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12) Zukünftige Neutrino-Experimente

Beispiel:

Neutrino-Fabrik

am CERN

(201X)

Jahr/1020

Oszillationsexperimente,

Messung von Neutrino-Antineutrino Asymmetrien

p

Kleine Strahldivergenz

4 MW