Bergman IRFU UHECnu

Elektrodynamik i rymden: detektion av ultra högenergi neutriner på månen: 

Elektrodynamik i rymden: detektion av ultra högenergi neutriner på månen Jan Bergman Institutet för rymdfysik i Uppsala SRS årsmöte 14 – 15 Mars, 2006, Albanova, Stockholm

Slide2: 

Ultra högenergi neutrino- detektion på månen Kort om LORD och ELVIS missionerna Disposition

Slide3: 

GZK gränsen för kosmiska partiklar För E > 1019.5 eV växelverkar kosmiska partiklar med CMB fotoner Rymden är inte längre transparent över galaktiska avstånd! Trots detta har ett fåtal partiklar med energier ovanför GZK gränsen observerats…. Källorna är helt okända!

Slide4: 

UHE Neutrinokällor Neutriner producerade från GZK reaktioner: p +n + +    e+ + e “Standard” källa för UHE Neutriner Ytterligare neutrino källor vid UHE: - De kosmiska partiklar some detekterats vid E > 1020 eV kanske redan är neutriner! - GRB, TD, AGN etc. Inga neutriner detekterade vid GZK energier, ännu...

Slide5: 

Detektion av UHE Neutriner Påverkas ej av kosmiska magnetfält, utgör förträffliga informationsbärare Detektion av neutriner är väldigt annorlunda jämfört med andra kosmiska partiklar, pga deras svaga växelverkan Neutrino flödet vid UHE antas vara extremt lågt Detektorer med ofantligt stora effektiva volymer är nödvändiga Optiskt: AMANDA, ICECUBE Radio: GLUE (månen), ANITA (Antarktis), mfl ANITA (NASA 2006/2007) GLUE (NASA/JPL 120 h)

Slide6: 

Detektionsmetoder för UHE Neutriner E 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 1021 eV Radio Optiska Akustiska

Slide7: 

Radio detektion av UHE neutriner Neutriner är i fokus eftersom detektion av andra kosmiska partiklar är väl etablerade över hela energiskalan Växelverkan mellan neutriner och täta material initierar kaskaderande partikel skurar. För våglängder som är större än partikelskurens dimensioner blir den EM emissionen koherent, och utstrålad effekt skalar kvadratiskt med energin hos den primära partikeln. Radiostrålningen dominerar över den optiska vid EeV. Radio transparent material nödvändigt! G. Askaryan 1962: “... använd is, permafrost, mycket torr sten”

Slide8: 

1. Neutrino slår in i månens regolit 2. Första växelverkan, partikelskur produceras 3. Koherent V-C radio emission 4. Radiopulsen bryts vid månytan 5. Detektion av satellit eller antenner på jorden UHE neutrinodetektion på månen

Slide9: 

#Events/year Monte-Carlo simulations – Beam filling

Slide10: 

#Events/year Monte-Carlo simulations – Isotropic dipole

Slide11: 

Beam filling: Lunar Orbiter Radio Detector - LORD Ett stort dedikerat satellitexperiment F25 m uppblåsbar parabolantenn, 1200 events/år Vi blev i jan. inbjudna till LPI och LA för att diskutera UHE neutrino detektion och är nu med i LORD LPIs uppskattning av känslighet, antalet detekterbara event etc, överenstämmer kvalitativt med vår MC simulering Ett möjligt uppskjutningstillfälle redan 2009 diskuteras i dagarna

Slide12: 

Isotropic Dipole: The ELVIS mission Ett multiskale satellitexperiment baserat på den svenska Microlink platformen NASA Discovery program 2006 80 st 10 kg nanosatelliter, 5 kluster om 16 i varje, 80x30=2400 events/år Rymdplasmafysik, radioastronomi och ultra högenergi neutrino detektion mm. Bred uppslutning av internationella forskare som P. Bernhardt (PI), F. Halzen, H. Rucker, H. Falcke, P. Zarka mfl. Total budget $425M (satelliter $200M, uppskjutning $100M) Uppskjutning, 1 oktober 2013 (om vi blir utvalda) MicroLink-1 (uppskjutning 2009)

Slide13: 

ELVIS mission to the Moon! ”The Moon over Uppsala” Photograph by Walter Puccio. Amateur astronomer and radio engineer at IRF, the Swedish Institute of Space Physics in Uppsala