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Vortrag
Dunkle Materie – indirekter Nachweis Andre Schmalfeld 1 Gliederung Grundidee des indirekten Nachweises Orte zum Suchen Was will man nachweisen und wie Zusammenfassung/Vergleich/Ausblick 2 Grundidee des indirekten Nachweises Neutralinos sind Majorana Teilchen in der Susy Annihilieren mit sich selbst Viele nachweisbare Produkte 3 Neutralinos 4 Orte zum Suchen Annihilationsrate proportional zum Quadrat der Dichte der DM Orte mit hoher DM Dichte sind das Zentrum der Galaxie, Sterne oder Planeten (Amplifiers) 5 Orte zum Suchen Galaktisches Zentrum: Amplifier zum Nachweis von Neutrinos und Gammastrahlung Sonne, Erde: Amplifier zum Nachweis von Neutrinos 6 Galaktisches Zentrum DM Dichte steigt mit Zentrum hin an zum 7 Verschiedene Werte für J 8 Erzeugung der Gammastrahlen Hadronisierung Erzeugung eines Spektrums an Gammastrahlen 9 Erzeugung der Gammastrahlen Neutralinos sind schwer also sehr energiereiche Photonen Sehr selten aber ein Nachweis wäre ein stichhaltiger Beleg für DM 10 EGRET Energetic Gamma-Ray Experiment Telescope 1991 gestartet Universum im Bereich von bis zu 30 GeV gescannt 60% der gefundenen Gammaquellen noch nicht identifiziert 11 EGRET sky survey 12 GLAST Gamma-ray Large Area Space Teleskope 2007 gestartet Kann Gammastrahlen von mehreren hundert GeV detektieren 13 Grobe Funktionsweise der Detektoren Antikoinzidenz Vorrichtung „Umwandlungsfolie“/ dünne Schicht aus Kernen Energie und Bahn der Elektron/Positron paare werden nachgewisen 14 Vorhergesagter/Beobachteter Fluss von Gammastrahlen 15 Vorhergesagter/Beobachteter Fluss von Gammastrahlen 16 „Smoking Gun“ 17 Begrenzung des Neutrinoflusses des galaktischen Zentrums Durch EGRET Fluss der Gammastrahlen bekannt Dadurch Obergrenze für Neutrinofluss gesetzt 18 Muonenfluss des galaktischen Zentrums 19 Neutrino Detektoren ANTARES, AMANDA, IceCube Großvolumige Cherenkovdetektoren Bis jetzt nur Neutrinos aus der Erdatmosphäre 20 Neutrinos aus der Sonne WIMPs sammeln sich an Orten hoher Masse Dichte steigt bis Annihilationsrate der Hälfte der Fangrate entspricht (Equilibrium) Equilibrium ist in der Sonne erreicht daher stetiger Neutrinofluss 21 Neutrinos aus der Sonne Nur Neutrinos da der Rest nicht entkommt Nicht von der Erde da diese nicht im Equilibrium ist und keinen stetigen Fluss hat 22 Neutrinos aus der Sonne 23 Neutrinos aus der Sonne Häufige Annihilationsprozesse: Für WIMPs leichter als W, am wahscheinlichsten ergibt Neutrinos mit ca. 30 GeV 24 Neutrinos aus der Sonne WIMPs mit höherer Masse können zu restlichen Produkten werden Höhere Neutrinomasse, besser nachzuweisen 25 Neutrinodetektoren Manchmal wechselwirken Neutrinos mit Wasserstoff und Sauerstoff Es können hochenergetische Elektronen, Muonen und Taus erzeugt werden Cherenkovstrahlung 26 AMANDA II Am Südpol 1500-2000 Meter unter der Erde 50000 Quadratmeter effektive Fläche 27 AMANDA II Bisher noch keine statistisch signifikanten Ergebnisse aus Richtung Sonne Hat geholfen Grenzen des Muoneflusses einzuschränken 28 Super-Kamiokande Japan 50000 Tonnen Wasser Auch kein Überschuss in der Muonenrate 29 Antimaterie Da sie selten ist, wäre sie ein guter Hinweis auf WIMP Annihilation Antiprotonen aus Positronen aus W oder Z Zerfällen 30 Antimaterie Wegen Ladung keine Aussage über Richtung Ganzer Halo trägt zum Fluss bei, keine bestimmte Region 31 Detektoren Detektoren sollten sich außerhalb der Erdatmosphäre befinden Teilchenschauer verursachen zu viel Hintergrund 32 HEAT 1994 Überschuss an kosmischen Positronen im 10 GeV Bereich, 2000 nochmal bestätigt Könnte bedeuten, dass der Halo klumpig ist 33 PAMELA Satelitenexperiment Juli 2006-Februar 2008 Positronenanteil stark erhöht bei 1,5-100 GeV Folgerungen: eine primäre Quelle, schwere WIMP Kandidaten und einen klumpigen Halo 34 Synchrotronstrahlung Strahlung durch sekundäre Elektronen/Positronen im galaktischen Magnetfeld Detektion von Synchrotronstrahlung ist Einschränkender als von Gammastrahlung oder Neutrinos aber weniger robust 35 Substrukturen Klumpen Caustics 36 Hintergrund aus dem Rest des Universums Wie würde extragalaktischer Hintergrund aussehen? Untersucht von z.B. Taylor and Silk und Ullio et al. Ungewöhnliche Merkmale in der Gammastrahlung 37 Helioseismologie WIMPs beeinflussen Sonnenentwicklung Untersucht von Lopes et al. WIMPs ausgeschlossen, die zu Modellen führen, die Beobachtungen widersprechen 38 Helioseismologie Bisherige Messungen grenzen DM noch nicht ein In Zukunft 10^-5 Sonnenlechtkräfte nachweisbar Große Wirkung auf Sterne nahe dem Zentrum 39 Helioseismologie 40 Zusammenfassung/Vergleich/Ausblick Galaktisches Zenrtum: Neutrinos, Gammaund Synchrotronstrahlung Abhängig von Struktur des Halos, die wenig erforscht ist Zwerggalaxien und Substruktur könnten an Bedeutung gewinnen 41 Zusammenfassung/Vergleich/Ausblick Sonne: energetische Neutrinos Unabhängig von der Halostruktur 42 Zusammenfassung/Vergleich/Ausblick Gesamter Halo: Positronen und Antiprotonen Messverfaren werden sich in naher Zukunft stark Verbessern 43 The End Danke für die Aufmerksamkeit 44
