Realisierung der IceCube MonteCarlo-Produktion im WLCG und Untersuchung von Auswirkungen meteorologischer Parameter auf die Erzeugung atmosphärischer Myonen

Das am Südpol gelegene Neutrinoteleskop IceCube detektiert hochenergetische Neutrinos über die schwache Wechselwirkung geladener und neutraler Ströme. Die Analyse basiert auf einem Vergleich mit Monte-Carlo-Simulationen, deren Produktion global koordiniert wird. In Mainz ist es erstmalig gelungen, Simulationen innerhalb der Architektur des Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) zu realisieren, was die Möglichkeit eröffnet, Monte-Carlo-Berechnungen auch auf andere deutsche Rechnerfarmen (CEs) mit IceCube-Berechtigung zu verteilen. Atmosphärische Myonen werden mit einer Rate von über 1000 Ereignissen pro Sekunde aufgezeichnet. Eine korrekte Interpretation dieses dominanten Signals, welches um einen Faktor von 10^6 reduziert werden muss um das eigentliche Neutrinosignal zu extrahieren, ist deswegen von großer Bedeutung. Eigene Simulationen mit der Software-Umgebung CORSIKA wurden durchgeführt um die von Energie und Einfallswinkel abhängige Entstehungshöhe atmosphärischer Myonen zu bestimmen. IceCube Myonraten wurden mit Wetterdaten des European Centre for Medium-Range Weather Forcasts (ECMWF) verglichen und Korrelationen zwischen jahreszeitlichen sowie kurzzeitigen Schwankungen der Atmosphärentemperatur und Myonraten konnten nachgewiesen werden. Zudem wurde eine Suche nach periodischen Effekten in der Atmosphäre, verursacht durch z.B. meteorologische Schwerewellen, mit Hilfe einer Fourieranalyse anhand der IceCube-Daten durchgeführt. Bislang konnte kein signifikanter Nachweis zur Existenz von Schwerewellen am Südpol erbracht werden.

The neutrino telescope IceCube located in the deep ice of the South Pole detects high energetic neutrinos through interactions of neutral and charged currents. The data analyses are based on a comparison with Monte Carlo simulations whose production is globally coordinated. For the first time the IceCube Monte Carlo production has been successfully performed on the architecture of the Worldwide LHC Computing Grid (WLCG). This allows for the distribution of such simulations to other German computing sites (CEs) which provide IceCube computing resourses. Atmospheric muons are being detected by IceCube with a rate of over 1000 events per second. Understanding this dominant signal, which needs to be reduced a million times to extract the neutrino signal, is crucial. Own simulations with the software package CORSIKA were performed to determine the energy and zenith dependent production altitude of such muons. Muon rates from IceCube data were compared to weather data from the European Centre for Medium-Range Weather Forcasts (ECMWF). Correlations between seasonal and short term variations of the atmosphere's temperature and the muon rates were clearly observed. In addition, a search for periodic effects in the atmosphere was performed with a Fourier analysis of 2008 IceCube data. Such periodic effects could be caused e.g. by meteorological gravity waves. So far no significant evidence for gravity waves at the South Pole could be found.