Promotionsvortrag von Karolin Hymon

Neben dem Nachweis astrophysikalischer Neutrinos werden mit dem IceCube-Neutrino-Observatorium viele Größenordnungen mehr atmosphärische Neutrinos aus Luftschauern der kosmischen Strahlung gemessen. Die konventionelle Komponente des atmosphärischen Neutrinoflusses entsteht durch Zerfälle von Kaonen und Pionen. Aufgrund der jahreszeitlichen Änderung der atmosphärischen Temperatur unterliegt der Neutrinofluss einer jahreszeitlichen Schwankung. Wenn die Temperatur steigt, expandiert die Atmosphäre und die Neutrinoproduktion steigt. Des Weiteren steigt die jahreszeitliche Schwankung des Flusses mit der Energie an, da die Elternteilchen in größeren Höhen in der Atmosphäre wechselwirken, wo die Temperaturschwankungen größer sind. Gleichzeitig steigt auch der Wechselwirkungsquerschnitt mit der Energie, und damit die Wahrscheinlichkeit, dass das Elternmeson zerfällt. Die Untersuchung der jahreszeitlichen Schwankungen dient als präzise Untergrundbestimmung bei der Suche nach astrophysikalischen Neutrinos und der Analyse hadronischer Wechselwirkungen in atmosphärischen Teilchenkaskaden. In dieser Dissertation wurden zum ersten Mal saisonale Schwankungen des atmosphärischen Neutrinoflusses energieabhängig gemessen, basierend auf 11,5 Jahren IceCube-Daten. Die Bestimmung der Neutrinoenergie stellt ein schlecht konditioniertes inverses Problem dar, bei dem die Energie aus gemessenen Detektorgrößen abgeleitet werden muss. Dies wird durch den Dortmund Spectrum Estimation Algorithm (DSEA+) addressiert, welcher Methoden des maschinellen Lernens zur Entfaltung der Neutrinoenergie nutzt. Die ermittelte saisonale Variationsstärke wird mit theoretischen Vorhersagen von MCEq, insbesondere mit der Berechnung des Atmosphärenmodell NRLMSISE-00 verglichen.

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