Promotionsvortrag von Mirco Hünnefeld

Mit der Entdeckung des astrophysikalischen Neutrinoflusses durch IceCube im Jahr 2013 wurde der Grundstein für die Neutrinoastronomie gelegt. In den folgenden Jahren wurden die ersten Kandidaten für punktförmige Neutrinoquellen beobachtet, ein aufflackernder Blazar mit der Bezeichnung TXS 0506+056 und die aktive Galaxie NGC 1068. In dieser Arbeit wird nun ein neuer Meilenstein auf dem aufstrebenden Gebiet der Neutrinoastronomie vorgestellt: die erste Beobachtung von hochenergetischen Neutrinos aus unserer eigenen Galaxie --- der Milchstraße. Mit der durchgeführten Analyse über 10 Jahre IceCube-Daten wird die Hintergrundhypothese mit einer Signifikanz von 4.5σ abgelehnt. Der beobachtete galaktische Neutrinofluss, vermutlich aus diffusen Wechselwirkungen der kosmischen Strahlung stammend, möglicherweise mit zusätzlichen Beiträgen aus unaufgelösten Punktquellen, könnte bis zu 10% des zuvor von IceCube gemessenen astrophysikalischen Neutrinoflusses erklären. Diese Beobachtung wird durch neuartige, auf Deep Learning basierende Werkzeuge ermöglicht, die in dieser Dissertation entwickelt wurden. Im Vergleich zu früheren IceCube-Analysen wurde die Sensitivität um bis zu einem Faktor vier verbessert, was auf verbesserte Winkelrekonstruktionen und eine effektive Fläche, die um mehr als eine Größenordnung gesteigert wurde, zurückzuführen ist. Diese Werkzeuge führen nicht nur zum bisher sensitivsten Neutrino-Datensatz am Südhimmel, sondern sie ermöglichen auch eine Vielzahl von zukünftigen Anwendungen und Analysen, die bisher nicht möglich waren.

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