Guido Drexlin, Institut für Experimentelle Kernphysik Astroteilchenphysik I WS 2015/16 G. Drexlin (EKP) https://neutrino.ikp.kit.edu/personal/drexlin/home KIT University of the State of Baden-Württemberg and National Research Center of the Helmholtz Association www.kit.edu
Astroteilchenphysik Definition Astroteilchenphysik = Verbindung zwischen Mikro- und Makrokosmos c 0 Teilchenphysik c 0 Astrophysik Kosmologie Astroteilchenphysik 2 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik Definition Astroteilchenphysik = Verbindung zwischen Mikro- und Makrokosmos von den Quarks zum Kosmos 10-15 m - 10 26 m 3 Quarks in einem Proton 10 11 Galaxien im Kosmos 3 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik Definition Astroteilchenphysik = Verbindung zwischen Mikro- und Makrokosmos von Neutralinos zur Dunklen Materie Teilchentheorie Astronomie SUSY-Neutralino Dunkle Materie im Kosmos 4 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik Definition Astroteilchenphysik = Verbindung zwischen Mikro- und Makrokosmos von der Neutrino-Masse zu Kernkollaps-SNae Experimentelle Techniken Astrophysik Neutrino-Messenger Supernova-Explosionen 5 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik Definition Astroteilchenphysik = Verbindung zwischen Mikro- und Makrokosmos von Cosmic Rays zu SNR s Experimentelle Techniken Astrophysik Luftschauerpropagation Kosmische Beschleuniger 6 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik Querverbindungen - I SNIIa SNIae & dunkle Energie, SNae & CR s Pulsar CR SNR WD SNIa 7 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik Querverbindungen II WIMPs c Indirekte Suche nach Dunkler Materie: WIMP Annihilation im galaktischen Zentrum & Gammas aus SNR s c galaktisches Zentrum SNR IACT 8 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik Querverbindungen III Universum Galaxis Kern Atom Quarks 9 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik fundamentale Fragen Universum Galaxis Kosmische Strahlung: - welches sind die Quellen und wie erfolgt die Propagation? - welche Mechanismen beschleunigen sie? Kern Gamma Ray Burst Atom SN Shockfront Quarks 10 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik Methoden Universum Galaxis Kosmische Strahlung: - Luftschauer- Experimente - Gamma- Teleskope - Neutrino- Teleskope - Satelliten- Experimente 11 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik fundamentale Fragen Universum Galaxis Neutrino- Eigenschaften Kern Atom Quarks 12 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik Methoden Universum Galaxis Neutrino- Eigenschaften - ß-Zerfalls- Experimente - 0nßß-Zerfalls- Experimente - n-oszillations- Experimente Kern Atom Quarks 13 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik fundamentale Fragen Universum Galaxis Dunkle Materie: - woraus besteht die nicht-baryonische Materie? - wie wurde sie erzeugt, wie wechselwirkt sie, kann man sie im Labor erzeugen? Kern Atom Quarks 14 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik Methoden c 0 Universum Galaxis c 0 Dunkle Materie: - direkte Nachweis- Experimente (Streuung) - indirekte Nachweis- Experimente (Annihilation) - LHC- Experimente Kern Atom Quarks 15 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Kann ich auch mal ins Ausland? Astroteilchenphysik: ein internationales Umfeld KATRIN EW-III CMS, AMS-02 KATRIN KATRIN AUGER Unterstützung durch 16 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Vorlesung Astroteilchenphysik I Struktur 8 ECTS Vorlesung: - 15 Vorlesungen im WS 2013/14-2 SWS = 4 ECTS Punkte - VL zusammen mit Kathrin Valerius 4 ECTS WS2015/16 17 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Vorlesung Astroteilchenphysik I Struktur 8 ECTS WS2015/16 Übungen ATP - 6-7 Übungsblätter 1 SWS - Übungen alle 2 Wochen 2h - Termin: Mi. 14:00-15:30 (ab 4.11.) - Ort: kleiner HS B - Leitung: Stefan Groh (@kit.edu) Manuel Klein (@kit.edu) - Kriterien: a) Anwesenheit b) Teilaufgaben vorrechnen 2 ECTS - Aufgaben: email-verteiler: atp-vorlesung-drexlin@lists.kit.edu KIT-Listserver zum Anmelden: https://www.lists.kit.edu/wws/info/atp-vorlesung-drexlin 18 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Vorlesung Astroteilchenphysik I Struktur 8 ECTS Blockübungen (in vorlesungsfreier Zeit) - Ort: Seminarraum am Campus Nord - 1 SWS = 2 ECTS Punkte 2 ECTS WS2015/16 c 0 19 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik I, II & Kosmologie Kosmologie 6 ECTS WiSe 2015/16 Big Bang, kosmologische Modelle, Entwicklung des Universums Astroteilchenphysik I WiSe 2015/16 Einführung & Grundlagen, Experimentelle Methoden, Dunkles Universum Kosm. Strahlung WiSe 2015/16 galaktisch/extragalaktisch, Nachweis, Quellen 6 ECTS 8 ECTS 6 ECTS ATP II : Teilchen & Sterne SoSe 2016 Neutrinos, Stellare Endphasen, Multi-Messenger-Methoden Gammastrahlung SoSe 2016 galaktisch/extragalaktisch, Nachweis, Quellen 6 ECTS 6 ECTS 20 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Masterstudium & ATP Welche Fächerkombination? Vertiefungsfach (VF) 20 ECTS - mündliche Prüfung ~ 45-50 min. - modulübergreifende Themen, Stoff über alle gewählten Fächer Ergänzungsfach (EF) 14 ECTS - mündliche Prüfung ~ 30-45 min. - modulübergreifende Themen, Stoff über die gewählten Fächer 21 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Masterstudium & ATP Welche Fächerkombination? die Vorlesungen ATP I, II können auch kombiniert werden mit - Kosmologie - Messmethoden & Techniken der Experimentalphysik - Neutrinophysik - Beschleunigerphysik - Elektronik - Datenanalyse - Detektoren - 22 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Was kann ich bei ATP im Master lernen? Moderne MC-Methoden Moderne Detektoren 23 20.10.2015 G. Drexlin VL01 ModerneTechnologien Moderne Analysetechniken
and the winner is: neutrino oscillations!! Nobelpreis für Physik 2015 Takaaki Kajita Art McDonald 24 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Was kann ich bei ATP im Master lernen? 10. Juli 2014 Takaaki Kajita Art McDonald 25 20.10.2015 G. Drexlin VL01
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Astroteilchenphysik Word Cloud 27 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik I : Gliederung 1. Einführung 1.1 Teilchenstrahlung aus dem Labor 1.2 Teilchenstrahlung aus dem Universum 2. Experimentelle Methoden 2.1 Multi-Messenger-Methoden 2.1.1 Luftschauer-Experimente 2.1.2 Gamma-Teleskope 2.1.3 Neutrino-Teleskope 2.2 Suche nach seltenen Ereignissen 2.2.1 Untergrundprozesse 2.2.2 Abschirm-Methoden 2.2.3 Zerfallsketten 28 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik I : Gliederung 3. Dunkles Universum 3.1 Einführung 3.2 WIMP-Kandidaten 3.3 Neutralino-Suche am LHC 3.4 indirekte Nachweismethoden 3.4.1 Gammas und Positronen 3.4.2 Neutrinos 3.5 direkte Nachweismethoden 3.5.1 Reaktionskinematik 3.5.2 kryogene Bolometer 3.5.3 Flüssig-Edelgas-Detektoren 3.6 Axionen 3.7 Dunkle Energie experimentelle Ansätze 29 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik II : Gliederung 5. Neutrinos 5.1 Einführung: Historie & Grundlagen, n Quellen 5.2 n-oszillationen: Übersicht 5.3 solare & atmosphärische Neutrinos 5.4 Beschleuniger- und Reaktor-Neutrinos 5.5 Neutrinomassen: ß-Zerfallskinematik & Suche nach dem 0nßß 6. Stellare Evolution 6.1 Entstehung & Entwicklung von Sternen 6.2 Weiße Zwerge & SNIae 6.3 SNIIae: Mechanismus, Neutronensterne & Pulsare 6.4 Supernova-Neutrinos 7. Gravitationswellen 7.1 astrophysikalische Quellen 7.2 Nachweis von Gravitationswellen: Laser-Interferometer 30 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik Literatur H.V. Klapdor, K. Zuber Claus Grupen Donald H. Perkins L. Bergström, A. Goobar Teilchenastrophysik Astroparticle Physics Particle Astrophysics Cosmology & Particle Teubner Verlag (1997) Springer Verlag (2005) Oxford (2009), 2 nd Ed., 360 S. Astrophysics Springer Überblick über Status & Das Universum im Licht Quarks & Leptons, expand. 2 nd Ed, (2004), 364 S. offene Probleme der der kosmischen Strahlung Universe, conservation rules advanced undergraduate Teilchenastrophysik Beschleunigung, primäre dark matter, dark energy, level, technical appendices dt. Originalausgabe & sekund. kosm. Strahlung particles and the cosmos basic facts of the universe 31 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Astroteilchenphysik weltweit - Fachartikel de.arxiv.org ATP-preprints in: astro-ph (Astrophysik) hep-ex, nucl-ex (Experiment) hep-ph (Phänomenologie) 32 20.10.2015 G. Drexlin VL01
1. Einführung Teilchenstrahlung aus dem Universum und dem Labor Gammas Neutrinos Cosmic Rays Gravitationswellen 33 20.10.2015 G. Drexlin VL01
1.1 Teilchenstrahlung aus dem Universum Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Geladene kosmische Strahlung - Quellen: kosmische Beschleuniger (galaktisch, extragalaktisch) großflächige Luftschauer-Arrays 34 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Hochenergie-Gammas aus dem Universum Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Gamma-Strahlung im GeV-TeV Bereich - Quellen: kosmische Beschleuniger (galaktisch, extragalaktisch) Cherenkov- Teleskope 35 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Hochenergie-Neutrinos aus dem Universum Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Neutrino-Strahlung im PeV Bereich - Quellen: kosmische Beschleuniger (galaktisch, extragalaktisch) Neutrino- Teleskope 36 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Hochenergie-Messenger-Methoden Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Multi-Messenger-Methoden: Messung von Quellen mit allen Teilchenarten - Gammas - Neutrinos - geladene Teilchen 37 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Hochenergie-Messengers Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Multi-Messenger Prozesse in einer Supernova 38 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Hochenergie-Messengers aus DMA Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Messengers (g s, n s, e + ) von WIMP-Annihilation im GeV-TeV Bereich - Quellen: Annihilation im galaktischen Zentrum, Sonneninnern, Zwerggalaxien Gamma- Teleskop im All 39 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Gravitationswellen aus dem Universum Teilchenstrahlung aus dem (nicht-thermischen) Universum Gravitationswellen im Frequenzbereich 1 10.000 Hz - Quellen: Binärsysteme, Supernovae, Verschmelzung kompakter Objekte Laser- Interferometer 40 20.10.2015 G. Drexlin VL01
kev/mev-neutrinos aus der Erde Teilchenstrahlung (nicht-thermisch) aus der Erde ß-Zerfälle instabiler Kerne - Neutrino-Quellen: Erdkruste Erdmantel Erdkern 100 t Szintillator Mantel Kern PMTs Untergrundlabore 41 20.10.2015 G. Drexlin VL01
kev/mev-neutrinos aus der Erde Teilchenstrahlung (nicht-thermisch) aus der Erde ß-Zerfälle instabiler Kerne - Neutrino-Quellen: Erdkruste Erdmantel Erdkern Mantel Kern 42 20.10.2015 G. Drexlin VL01
GeV-PeV-Neutrinos aus der Atmosphäre Teilchenstrahlung (nicht-thermisch) aus der Atmosphäre Zerfälle instabiler Pionen und Myonen - Neutrino-Quellen: dünne Schicht in oberer Atmosphäre CCreaction µ 42 43 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Dunkelmaterie-WIMPs aus dem Universum Teilchenstrahlung aus dem (thermischen) Universum Dunkelmaterie-WIMPs aus der Galaxis (kev-energien) - Quellen: neutrale schwere `thermische Relikte` aus dem Big Bang, die heute im galaktischen Gravitationspotenzial gebunden sind DM- Detektor 44 20.10.2015 G. Drexlin VL01
MeV-Neutrinos aus der Sonne Neutrinos aus dem (thermischen) Universum Mittelenergetische Neutrinos im MeV-Bereich - Quellen: thermische Prozesse in Sonne (Fusion) Wasser-Cherenkov-Detektor 45 20.10.2015 G. Drexlin VL01
MeV-Neutrinos aus Sternen Neutrinos aus dem (thermischen) Universum Mittelenergetische Neutrinos im MeV-Bereich - Quellen: thermische Prozesse in Supernovae (PNS) Wasser-Cherenkov-Detektor 46 20.10.2015 G. Drexlin VL01
1.2 Teilchenstrahlung aus dem Labor Teilchenstrahlung aus dem Labor - Hochenergiebeschleuniger Protonensynchrotrons - Beispiele: CERN (LHC, SPS), Fermilab pp-kollisionen Neutrinostrahlen 47 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Suche nach SUSY-Teilchen (GeV-TeV) Teilchenstrahlung aus dem Labor Instrumentarium CMS, ATLAS Protonensynchrotrons - Suche nach SUSY Teilchen: WIMP-Erzeugung im Labor ~ c 0 Spurrekonstruktion & fehlende Energie/Impuls 48 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Hochenergie-Neutrinostrahlen Teilchenstrahlung aus dem Labor HE Neutrinostrahlen Protonensynchrotrons - Neutrino-Oszillationen - CP Verletzung im leptonischen Sektor 49 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Hochenergie-Neutrinostrahlen Teilchenstrahlung aus dem Labor HE Neutrinostrahlen Protonensynchrotrons v > c??? - Neutrino-Oszillationen - CP Verletzung im leptonischen Sektor SPS LNGS 50 20.10.2015 G. Drexlin VL01
Neutrinos aus Kernreaktoren Teilchenstrahlung aus dem Labor Kernreaktoren ß-Zerfälle instabiler Kerne - Neutrino-Oszillationen - Massenhierarchie von Neutrinos _ n e ß-Zerfall 51 20.10.2015 G. Drexlin VL01
ß- und ßß- Zerfallsquellen (kev-mev) Teilchenstrahlung aus dem Labor ß-/ßß-Zerfälle von instabilen Kernen - Neutrino-Massen-Skala - CP-Eigenschaften 76 Ge 52 20.10.2015 G. Drexlin VL01