Neutrina skrajnie wysokich energii w Obserwatorium Pierre Auger

Abstract

Przedstawione w tej pracy badania dotyczą poszukiwań neutrin skrajnie wysokich energii, powyżej 1017 eV, wśród promieni kosmicznych przy użyciu największego detektora promieni kosmicznych jakim jest Obserwatorium Pierre Auger. Wysokoenergetyczne neutrina, których obecność jest przewidywana przez różne modele teoretyczne, a które do tej pory nie zostały odkryte doświadczalnie, mają fundamentalne znaczenie dla rozwiązania zagadki pochodzenia i składu promieni kosmicznych najwyższych energii. Podobnie jak ma to miejsce dla promieni kosmicznych najwyższych energii, wysokoenergetyczne neutrina mogą indukować w atmosferze Ziemi wielkie pęki atmosferyczne. Jednak tylko w kierunku poziomym atmosfera ziemska stanowi wystarczającą tarczę, aby pęki inicjowane przez neutrina mogły być zidentyfikowane przez detektory naziemmne wśrod wielkiej liczby pęków indukowanych przez promienie kosmiczne. W pracy przedstawiono ulepszenie metody detekcji wielkich pęków atmosferycznych techniką fluorescencyjną prowadzącą do znacznej redukcji błędów systematycznych wyznaczenia energii wielkich pęków. Opracowano procedurę identyfikacji neutrin wśród poziomych pęków inicjowanych przez promienie kosmiczne. Przeprowadzono analizę danych zebranych przez Obserwatorium Auger i podano limity na strumień neutrin. Zbadano możliwość użycia Obserwatorium Pierre Auger jako laboratorium dla studiowania procesów fizycznych wykraczających poza Model Standardowy cząstek w zakresie energii niedostępnych w akceleratorach cząstek na Ziemi. Opracowano test Modelu Standardowego wykorzystujący analizę strumienia neutrin rejestrowanych przez Obserwatorium Pierre Auger w przypadku produkcji mikroskopowych czarnych dziur powstających na skutek oddziaływania wysokoenergetycznych neutrin z materią.