2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Neutrinon, nyckeln till universums hemligheter? Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet.

En presentation över ämnet: "2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Neutrinon, nyckeln till universums hemligheter? Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet."— Presentationens avskrift:

1 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Neutrinon, nyckeln till universums hemligheter? Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Hulth@physto.se

2 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Fysikfrågor idag Vad skapade Big Bang? Vad skapade Big Bang? Vad består den mörka materien som binder samman galaxerna av?? Vad består den mörka materien som binder samman galaxerna av?? Vad är den mörka energin? Vad är den mörka energin? Finns det liv i universum? Finns det liv i universum? Finns det gömda extra dimensioner? Finns det gömda extra dimensioner? Var kommer den kosmiska strålningen ifrån? Var kommer den kosmiska strålningen ifrån? Vad är “gammablixtar” (GRB)? Vad är “gammablixtar” (GRB)?

3 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Fysikfrågor idag Vad skapade Big Bang? Vad skapade Big Bang? Vad består den mörka materien som binder samman galaxerna av?? Vad består den mörka materien som binder samman galaxerna av?? Vad är den mörka energin? Vad är den mörka energin? Finns det liv i universum? Finns det liv i universum? Finns det gömda extra dimensioner? Finns det gömda extra dimensioner? Var kommer den kosmiska strålningen ifrån? Var kommer den kosmiska strålningen ifrån? Vad är “gammablixtar” (GRB)? Vad är “gammablixtar” (GRB)?

4 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Kort sammanfattning av neutrinofysik Det finns tre olika familjer av leptoner Det finns tre olika familjer av leptoner Elektronneutrino ( e ) och electronen (e - ) Elektronneutrino ( e ) och electronen (e - ) Myonneutrino (  ) och myonen    Myonneutrino (  ) och myonen    Tauneutrino (  ) och tauonen    Tauneutrino (  ) och tauonen    Neutrinerna kan passera enorma mängder materia utan att stoppas Neutrinerna kan passera enorma mängder materia utan att stoppas Tex kan en 1 MeV elektronneutrino passera 20 ljusår av solit bly innan den stoppas!!!!!!!!! Tex kan en 1 MeV elektronneutrino passera 20 ljusår av solit bly innan den stoppas!!!!!!!!!

5 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Det behövs 20 ggr mer materia än vad som observeras!! Vad är det? “Mörk materia”

6 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet WIMPs från solen/jorden Sök efter ett överskott av neutriner från solen och jordens centrum.

7 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Kosmisk strålning Ca 100 myoner/m 2 sek proton myoner mesoner

8 2002-03-14 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?

9 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Energier i kosmisk strålning De högsta observerade energierna i kosmisk strålning ligger i området 10 19 till 3*10 20 eV!! De högsta observerade energierna i kosmisk strålning ligger i området 10 19 till 3*10 20 eV!! Dvs. Upp till 50 Jule! Dvs. Upp till 50 Jule! Samma energi som en tennisboll från B.B!! Samma energi som en tennisboll från B.B!! Vad accelererar dessa partiklar? Vad accelererar dessa partiklar?

10 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Europas partikelfysiklaboratorium CERN

11 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet LEP acceleratorn 27 km i omkrets 27 km i omkrets 100 meter under jord 100 meter under jord Kolliderade elektroner mot positroner Kolliderade elektroner mot positroner

12 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet LHC blir världens kraftigaste accelerator 2006 Supraledande magneter med 8.4 Tesla magnetfält ger protoner med 7 000 GeV i LEP tunneln

13 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Maxenergin för en accelerator är proportionell mot radien*magnetfältet R Vilken radie behövs med LHC’s 8 Tesla magneter att accelerera en proton till 3* 10 20 eV???

14 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Radien måste vara ca 1,5 ggr jordbanan runt solen!!

15 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet En möjlig kandidat för Kosmisk strålning

16 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Gammablixtar?!!! Kosmologiska källor!!!. Men vad är det??? Source 9 Billion light years away!

17 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet

18 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Gammablixtar Kan vara farliga om de exploderar nära… Kan vara farliga om de exploderar nära…

19 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Neutrinoastronomi Neutriner kan färdas enorma sträckor och genom stora mängder materia utan att stoppas 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…) Neutriner förväntas bildas vid många olika kosmologiska källor (mörk materia, AGN, GRB…) Neutrinon går opåverkat av universums magnetfält Neutrinon går opåverkat av universums magnetfält Ett helt nytt sätt att studera universum!! Ett helt nytt sätt att studera universum!! Bygg neutrino-teleskop!! Bygg neutrino-teleskop!!

20 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Neutrinofysik Vi har tre neutriner: Elektronneutrinon  e Myonneutrinon  Tauneutrinon  Exempel neutronsönderfall : neutron -> proton + e - + e

21 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Exempel på neutrinoreaktion   Muonen kan beroende på energin färdas många km

22 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet  n laddad partikel som färdas snabbare än ljushastigheten i mediet skapar en chockvåg av elektromagnetisk strålning (ljus) cos  n   v/c, n= brytningsindex  Exempel på Tjerenkovstrålning

23 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet

24 2002-03-14 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

25 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet AMANDA

26 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet South Pole

27 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet

28 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet neutrino myon

29 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet neutrino myon 10 6 muons from cosmic rays/muon from neutrinos !!!!

30 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet varmvattenvärmare -55 C -25 C -2300 m -50 m

31 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet

32 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Montering av ljusdetektor vid hålet

33 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet -840 m

34 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet AMANDA-II Feb. 00 AMANDA-II Feb. 00

35 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Två neutrino event i AMANDA-II teleskopet

36 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet

37 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet AMANDA-II “Online analysis” 4.5 atmospheric  candidates / day The Stockholm model

38 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet AMANDA detektorn är värdens största neutrinoteleskop och vi analyserar nu data. Men den är för liten!! Framtiden IceCube

39 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet IceCube:Top View AMANDA SPASE-2 South Pole Dome Skiway 100 m Grid North Counting House 80 strings 60 modules/string Volume 1 km 3 Depth 1400-2400 m

40 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet IceCube 80 Strings 4800 PMT 1400 m 2400 m AMANDA South Pole IceTop Skiway

41 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet µ-events in IceCube 1 km E µ =10 TeV E µ =6 PeV

42 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Cascade event E = 375 TeV Räckvidden för elektronen endast ett 10- tal meter. 1 PeV ≈ 500 m diameter Kalorimeter e + N --> e - + X

43 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet AMANDA/IceCube Vi har nu ett fungerande neutrinotelskop vid Sydpolen. Vi har nu ett fungerande neutrinotelskop vid Sydpolen. Första resultaten på väg. Första resultaten på väg. IceCube kommer att ytterligare förbättra vår känslighet i framtiden. IceCube kommer att ytterligare förbättra vår känslighet i framtiden. Mycket spännande att titta ut i det okända! Mycket spännande att titta ut i det okända! Fysikum, Stockholms universitet i främsta linjen! Fysikum, Stockholms universitet i främsta linjen!

44 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet

45 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Mats Pettersson Gymnasielärare från Angereds gymnasium Göteborg vid sydpolen 14 november 2001

46 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet Joakim Edsjö SU

47 2002-03-14 Per Olof Hulth Fysikum Stockholms universitet