Suche nach Dunkler Materie mit dem CRESST-II-Experiment:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Verl. Dr. Hut
2010
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Physik
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| Beschreibung: | VI, 172 S. Ill., graph. Darst. 210 mm x 148 mm, 283 g |
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INHALTSVERZEICHNIS
1. EINFUEHRUNG 1
1.1. GRUNDLAGEN DER KOSMOLOGIE 1
1.1.1. FRIEDMANN-LEMAITRE-ROBERTSON-WALKER METRIK . .. 1 1.1.2.
ALLGEMEINE RELATIVITAETSTHEORIE UND FRIEDMANN-GLEICHUNG 2 1.2. DIE
KOSMISCHE HINTERGRUNDSTRAHLUNG 3
1.2.1. MESSUNGEN MIT WMAP 3
1.2.2. MESSUNGEN DER PARAMETER DES KOSMOLOGISCHEN MO- DELLS ACDM 5
1.3. PRIMORDIALE NUKLEOSYNTHESE 6
1.4. ASTRONOMISCHE BEOBACHTUNGEN 7
1.4.1. STRUKTURBILDUNG IM UNIVERSUM 7
1.4.2. GALAXIENHAUFEN 7
1.5. MOEGLICHE KANDIDATEN FUER DUNKLE MATERIE 8
1.5.1. AXIONEN 9
1.5.2. SUPERSYMMETRISCHE TEILCHEN 9
1.5.3. ALTERNATIVE GRAVITATIONSTHEORIEN 11
2. DIE EXPERIMENTELLE SUCHE NACH DUNKLER MATERIE 13 2.1. INDIREKTE SUCHE
13
2.1.1. ANNIHILATIONSEXPERIMENTE 13
2.1.2. BESCHLEUNIGEREXPERIMENTE 14
2.2. GRUNDLAGEN DER DIREKTEN SUCHE NACH DUNKLER MATERIE . .. 14 2.2.1.
DICHTE UND GESCHWINDIGKEITSVERTEILUNG 15
2.2.2. NORMIERTER WIRKUNGSQUERSCHNITT 16
2.2.3. ENERGIESPEKTRUM 16
2.2.4. WIMP-SIGNATUREN 17
2.3. AUSGEWAEHLTE EXPERIMENTE ZUM DIREKTEN NACHWEIS VON WIMPS 19 2.3.1.
DAMA/LIBRA 19
2.3.2. COGENT 20
2.3.3. FLUESSIG-EDELGASDETEKTOREN 20
2.3.4. TIEFTEMPERATURDETEKTOREN 21
III
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/100933042X
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
3. DAS CRESST-IL-EXPERIMENT 23
3.1. DETEKTIONSPRINZIP 23
3.1.1. FUNKTIONSWEISE EINES SPTS 24
3.1.2. AUFBAU VON CRESST-II DETEKTORMODULEN 25 3.1.3. DISKRIMINATION
ZWISCHEN KERN-UND ELEKTRONRUECKSTOESSEN 28 3.2. EXPERIMENTELLER AUFBAU 29
3.2.1. UNTERGRUNDLABOR LNGS 29
3.2.2. EINBAULAGE DER DETEKTORMODULE 32
3.2.3. KRYOSTAT 32
3.2.4. DATENNAHME 35
3.2.5. ABSCHIRMUNG 39
3.2.6. KALIBRATIONSSYSTEM 44
3.3. BETRIEB UND MESSUNGEN MIT DEM CRESST-II-DETEKTOR . . 44 3.3.1.
ABKUEHLEN DER DETEKTOREN 47
3.3.2. INBETRIEBNAHME DER DETEKTOREN 47
3.3.3. BETRIEB DER DETEKTOREN 49
3.4. DATENANALYSE IN GARCHING 54
4. DATENANALYSE I: TECHNIKEN 57
4.1. PULSHOEHENAUSWERTUNG 57
4.1.1. ERZEUGEN VON STANDARDEVENTS 57
4.1.2. KORRELIERTER STANDARDEVENTFIT 58
4.1.3. REKONSTRUKTION HOCHENERGETISCHER EREIGNISSE . . .. 58 4.2.
KRYODETEKTOR-DATENSELEKTIONSKRITERIEN 60
4.2.1. AUSSCHLUSS VON PERIODEN INSTABILEN DETEKTORBETRIEBS 60 4.2.2.
AUFZEICHNUNGSENDE 61
4.2.3. BERUECKSICHTIGUNG DER DURCHSCHNITTLICHEN EREIGNISRATE 63 4.2.4.
UNTERDRUECKUNG HOCHENERGETISCHER EREIGNISSE . . .. 64 4.2.5.
UNTERDRUECKUNG AUSSCHLIESSLICHER LICHTKANALEREIGNISSE 64 4.2.6.
UNTERDRUECKUNG VON UEBERLAPP- UND RAUSCHEREIGNISSEN 66 4.2.7.
UNTERDRUECKUNG VON A-EREIGNISSEN 66
4.2.8. UNTERDRUECKUNG VON SPT-TRAEGEREREIGNISSEN 67 4.3.
ENERGIEKALIBRATION 70
4.3.1. HEIZERKALIBRATIONSFAKTOREN 71
4.3.2. ENERGIEKALIBRATION DER DETEKTORMODULE 74
4.3.3. DEFINITION DER ENERGIESKALA DER LICHTDETEKTOREN . . 75 4.4.
MODELLIERUNG DER BAENDER IM LICHTSIGNAL 76
4.4.1. MITTELWERT 76
4.4.2. EREIGNISSE MIT SEHR HOHER LICHTAUSBEUTE 76
4.4.3. AUFLOESUNGSBEITRAG DES SPTS 77
RV
IMAGE 3
4.4.4. PARAMETRISIERUNG DER AUFLOESUNG 77
4.4.5. BESTIMMUNG VON SO 79
4.4.6. MAXIMUM-LIKELIHOOD-FIT 82
4.4.7. DISKRIMINATIONSSCHWELLEN ZWISCHEN ELEKTRON- UND KERNRUECKSTOESSEN 82
5. DATENANALYSE II: MYONVETO 85
5.1. KOINZIDENZEN ZWISCHEN MYONVETO- UND KRYODETEKTOREREIG- NISSEN 85
5.1.1. ZEITSTRUKTUR 86
5.1.2. ZUFALLSKOINZIDENZEN 86
5.1.3. IDENTIFIKATION VON MYONEREIGNISSEN IM VETOKANAL . . 87 5.1.4.
MYONINDUZIERTE KERNRUECKSTOESSE AM BEISPIEL DES DE- TEKTORMODULS
*RITA/STEVEN 91
5.1.5. ENTFERNUNG VON MYONENINDUZIERTEN KERNRUECKSTOESSEN AUS DEM FINALEN
DATENSET 92
5.1.6. MULTIPLIZITAET DER EREIGNISSE IN KOINZIDENZ MIT DEM MYONVETO 98
5.2. BESCHAEDIGUNGEN AM VETODETEKTOR 98
6. DATENANALYSE III: NEUTRONENKALIBRATION 101
6.1. VALIDIERUNG DER BANDBESCHREIBUNG 101
6.2. BESTIMMUNG DER DATENSELEKTIONSEFFIZIENZ IN DER SIGNALREGION 103
6.3. GEMESSENES SAUERSTOFFKERNRUECKSTOSSSPEKTRUM 105 6.4.
MEHRFACHSTREUUNGEN VON NEUTRONEN 105
6.4.1. KRITERIEN ZUR IDENTIFIKATION 108
6.4.2. ANTEIL MEHRFACH GESTREUTER EREIGNISSE INNERHALB DES
90%-SAUERSTOFFKERNRUECKSTOSSBANDES 109
6.4.3. NICHTIDENTIFIZIERBARE KOINZIDENZEN 109
7. DATENANALYSE IV: SUCHE NACH DUNKLER MATERIE 115 7.1. UEBERPRUEFUNG DER
LANGZEITSTABILITAET DES DETEKTORBETRIEBS . 115 7.2. DATENPRAEPARATION 119
7.2.1. AUSWAHL DER ZU BERUECKSICHTIGENDEN DATEN 119 7.2.2. FIT UND
ENERGIEKALIBRATION 122
7.2.3. TIEFTEMPERATURDETEKTOR-DATENSELEKTION 122 7.2.4.
KOINZIDENZKRITERIUM 122
7.2.5. EXPOSITION 123
7.3. BEOBACHTETE KERNRUECKSTOSSEREIGNISSE 125
V
IMAGE 4
7.4. UNTERGRUNDABSCHAETZUNGEN 127
7.4.1. UNTERGRUNDBEITRAG DURCH OBERFLAECHENKONTAMINATION MIT
ALPHASTRAHLERN 127
7.4.2. UNTERGRUNDBEITRAG DURCH GAMMASTRAHLUNG 130 7.4.3.
UNTERGRUNDBEITRAG DURCH NEUTRONEN INFOLGE NICHTI- DENTIFIZIERTER MYONEN
INNERHALB DER ABSCHIRMUNG . 131 7.4.4. UNTERGRUNDBEITRAG DURCH NEUTRONEN
ANDERER QUELLEN 133 7.5. ERGEBNISDISKUSSION 134
8. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 137
8.1. ZUSAMMENFASSUNG 137
8.2. AUSBLICK 141
ANHANG 143
A. DATENSELEKTION 145
A.L. ROHDATENLISTE 145
B. POISSONSTATISTIK 147
B.L. POISSONSTATISTIK 147
C. AUSGEWAEHLTER PROGRAMMCODE 149
C.L. STABILITYCUT 149
VI
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