The detection of high-energy neutrinos in the EeV range requires new detection techniques to cope with the small expected flux. The radio detection method, utilizing Askaryan emission, can be used to detect these neutrinos in polar ice. The propagation of the radio pulses has to be modeled carefully to reconstruct the energy, direction, and flavor of the neutrino from the detected radio signals. This thesis outlines the effect of birefringence in ice, which splits up the radio pulse into two orthogonal polarization components with slightly different propagation speeds. The signatures resulting from birefringence can help to reconstruct the energy and direction of the neutrino. In this thesis, the effect of birefringence is derived from first principles where the only free parameter of the model is the dielectric tensor as a function of depth and direction. The introduced model can propagate full RF waveforms which for the first time allows for the accounting of interference due to changing polarization eigenvectors during propagation. The model is available open-source through the NuRadioMC framework. The predictions of the model are compared to in-situ calibration data from the ARA and ARIANNA experiments and the implications for neutrino detection are discussed. / Detektionen av högenergetiska neutriner inom EeV-intervallet kräver nya detektionsmetoder för att handskas med flödet av neutriner, som förväntas vara mycket lågt. Radiodetektormetoden, som nyttjar Askaryanemission, kan användas för att detektera dessa neutriner i polarisarna. Radiopulsernas propagering måste modelleras noggrant för att rekonstruera energin, riktningen och smaken av neutrinon från detektorns radiosignaler. Denna avhandling beskriver effekten av dubbelbrytning i is, vilket delar upp radiopulsen i två ortogonala polarisationskomponenter med något annorlunda propageringshastigheter. De signaturer som uppstår av dubbelbrytning kan hjälpa till att rekonstruera energin och riktningen hos neutrinon. I denna avhandling härleds effekterna av dubbelbrytning från grunden, där den enda fria parametern i modellen är den dielektriska tensorn som funktion av djup och riktning. Modellen som introduceras kan propagera fullständiga RF-vågformer, vilket för första gången möjliggör hänsynstagandet av interferensen som orsakas av förändrade polarisationsegenvektorer som uppstår under propageringen. Modellen är tillgänglig som öppen källkod via NuRadioMC-ramverket. Modellens förutsägelser jämförs med in-situ kalibreringsdata från experimenten ARA och ARIANNA, och vilka implikationer som modellen har för neutrinodetektion diskuteras.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-491683 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Heyer, Nils |
| Publisher | Uppsala universitet, Högenergifysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | FYSAST ; FYSMAS1196 |
Page generated in 0.0022 seconds