German Title: Hoch-Energie Neutrino-Scan der galaktischen Ebene

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Abstract

Various searches for galactic high-energy neutrino sources with the neutrino telescopes IceCube and AMANDA are presented. The analysis uses data collected during 2008-2009 when IceCube was half completed. With AMANDA as an integrated part of the detector, the performance of IceCube below 10 TeV is improved significantly, opening new possibilities to improve the search for soft-spectra neutrino sources. The presented work provided important input to the design of DeepCore, the low-energy extension of IceCube, since it has established that the sensitivity to galactic neutrino sources can be enhanced by the collection of a higher number of neutrino candidates in the 100 GeV to 10 TeV range despite the higher background in this region. IceCube’s currently best soft-spectra upper limits for the Galactic Plane, for six galactic sources and for the star-forming “Cygnus” region have been obtained in this work. The sensitivity improved by at least a factor two with respect to the predecessor analysis. During the realization of this data analysis, IceCube nearly doubled its instrumented volume from 40 to 79 strings, including the advanced low-energy array DeepCore. The entire preparatory work for an All-Sky point source analysis with the nearly full detector has been performed. This thesis concludes with an outlook on the potential of the analysis of the IceCube 79-strings data.

Translation of abstract (German)

In der vorliegenden Arbeit werden die Ergebnisse mehrerer Suchen nach galaktischen Quellen hochenergetischer Neutrinos mit den Neutrinoteleskopen IceCube und AMANDA vorgestellt. Die Analyse basiert auf Daten, die im Zeitraum 2008-2009 mit dem zur Hälfte fertiggestellten IceCube-Detektor genommen wurden. Durch die Einbeziehung von AMANDA als integriertem Teil des Detektors konnte die Effizienz von IceCube unterhalb von 10 TeV signifikant erhöht werden. Dadurch bot sich insbesondere die Möglichkeit einer sensitiveren Suche nach Neutrinoquellen mit weichen Energiespektren. Die Sensitivität der Analyse konnte im Vergleich zur Vorgängeranalyse mindestens verdoppelt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden IceCubes zurzeit beste Obergrenzen an Neutrinoemissionen mit weichen Energiespektren in der Galaktischen Ebene, für sechs galaktische Quellen und die sternbildende Cygnus-Region erhalten. Die hier präsentierte Arbeit zeigt unter anderem mit Hilfe von AMANDA, dass die Sensitivität für weiche Neutrinospektren durch die Einbeziehung zusätzlicher Neutrinoereignisse im Energiebereich von 100 GeV bis 10 TeV verbessert werden kann, obwohl der Hintergrund dort deutlich höher ist. Dadurch hat diese Arbeit zur Entwicklung von IceCube DeepCore, der Niederenergieerweiterung von IceCube, beigetragen. Während der Entwicklung der vorliegenden Analyse hat sich das instrumentierte Volumen von IceCube von 40 Strings auf 79 Strings (DeepCore eingeschlossen) fast verdoppelt. Eine weiterf¨uhrende Analyse, die mit dem nahezu vollständigen Detektor den gesamten Himmel nach Neutrinoquellen untersuchen wird, wurde in dieser Arbeit komplett vorbereitet. Diese Arbeit endet mit einem Aublick auf das Potential der begonnenen Analyse.