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Weltspitze in der Astroteilchenforschung

18.09.2014

Erlangen entwickelt sich zu einem internationalen Zentrum der Astroteilchenphysik: Mit der aktuellen Zuwendung von 2,2 Millionen Euro setzt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die erfolgreiche Förderung des Erlangen Centre for Astroparticle Physics (ECAP) an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) fort.

Ein großer Teil der Förderung fließt in die Entwicklung und den Bau des größten Gammastrahlenteleskops der Welt. Das ECAP ist an internationalen Großprojekten der Neutrino-, Gamma- und Röntgen-Astronomie führend beteiligt – unter anderem durch die Entwicklung und den Bau von Kameras, Sensorsystemen und Detektoren.

Die Zuwendungsbescheide überreichte Stefan Müller, Parlamentarischer Staatssekretär beim BMBF, den Wissenschaftlern persönlich. Müller hob die Bedeutung des ECAP hervor: „Durch die Forschungsanstrengungen des ECAP wird die internationale Sichtbarkeit der deutschen Wissenschaft erhöht, die Wettbewerbsfähigkeit unseres Bildungs- und Wissenschaftsstandortes gesteigert und der Nachwuchs hervorragend ausgebildet.“

Das ECAP, ein Zusammenschluss von Astrophysikern der FAU mit über 150 Wissenschaftlern, erforscht hochenergetische Teilchen aus dem Universum, die beispielsweise in der Umgebung von Schwarzen Löchern beschleunigt werden und als Materieströme mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch das Weltall rasen. „Wir konzentrieren uns dabei auf Neutrinos und Gammastrahlen, denn die werden im Gegensatz zu Protonen von Magnetfeldern nicht abgelenkt“, erklärt ECAP-Geschäftsführerin Prof. Dr. Gisela Anton. „Sie sind die perfekten Botschafter des Universums, weil wir durch sie zum Beispiel den Ursprung der kosmischen Strahlung identifizieren können.“

Tief im Meer – hoch im Gebirge
Um Strahlung und Teilchen aus dem Kosmos aufspüren zu können, sind zum Teil gigantische Apparaturen notwendig – etwa die HESS-Spiegelteleskope im Hochland von Namibia oder die Neutrinoteleskope IceCube am Südpol und ANTARES vor der französischen Mittelmeerküste. Das größte der fünf HESS-Teleskope hat einen Durchmesser von 28 Metern und wiegt 600 Tonnen. IceCube – ein Observatorium mit über 5000 Photosensoren an 86 Kabelsträngen – erfasst Neutrinospuren in einem 1 Kubikkilometer großen Block im antarktischen Eis. Die 1000 Photodetektoren von ANTARES suchen ebenfalls nach Neutrinos und bedecken eine Fläche von rund 10 Hektar über dem Meeresboden in 2500 Metern Tiefe.

Für diese internationalen Großprojekte der Neutrino- und Gamma-Astronomie entwickelt und baut das ECAP unter anderem Kameras, Sensorsysteme und Detektoren. Die Erlanger Astroteilchenphysiker sind in den Betrieb der Teleskope und in die Datenauswertung eingebunden und entwickeln neue Softwarepakete und Analysemethoden.

Neue Dimension der Gammastrahlen-Teleskopie
Ein großer Teil der aktuellen BMBF-Förderung fließt in ein Projekt, das 2010 startete und dessen Bau 2016 beginnen wird: das Cherenkov Telescope Array (CTA). Das CTA stößt in neue Dimensionen der Astroteilchenforschung vor: Mit seinen rund 100 Einzelteleskopen wird es das größte Gammastrahlenteleskop der Welt sein und die Empfindlichkeit der HESS-Teleskope um den Faktor 10 übertreffen. „Mit dem CTA werden wir tausende neue Gammastrahlungsquellen am Himmel entdecken und charakterisieren können“, sagt Gisela Anton.

Das CTA wird an zwei Standorten – einem auf der Nordhalbkugel, einem auf der Südhalbkugel der Erde – errichtet. Etwa 1000 Wissenschaftler arbeiten in diesem Projekt.

Grundlagenforschung mit praktischem Nutzen
Die Beteiligung des ECAP an diesen internationalen Leuchtturmprojekten ist primär auf die Gewinnung grundlegender Erkenntnisse über unser Universum ausgerichtet – etwa über die Entstehung dunkler Materie und ihre Teilchenreaktionen. Doch die Forschung der Erlanger Wissenschaftler hat auch wertvolle „Nebeneffekte“: So ist die Entwicklung neuer Detektortechnologien auch außerhalb der Astroteilchenphysik nutzbar. Gisela Anton: „Gemeinsam mit der Firma IBA Dosimetrie entwickeln wir Geräte zur Strahlenschutzüberwachung. Mit Siemens Healthcare erforschen wir neue Methoden der Röntgenbildgebung. Außerdem sind die Physiker, die in unseren Projekten ausgebildet werden, in der Industrie sehr gefragt.“

Durch die Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern und Forschungseinrichtungen aus der ganzen Welt in den Projekten HESS, IceCube, ANTARES und CTA hat sich das ECAP in den vergangenen Jahren als ein Zentrum der Spitzenforschung auf dem Gebiet der Astroteilchenphysik etabliert. Die Verbundprojekte ermöglichen einen intensiven wissenschaftlichen Austausch, der die Erlanger ECAP-Forscher in alle Teile der Erde führt – nach Namibia, nach Frankreich, nach Chile, in die Antarktis. „Es geht aber nicht nur von der FAU in die Welt, sondern auch aus der Welt an die FAU“, sagt Gisela Anton. „Kürzlich haben wir den renommierten Astroteilchenphysiker Stefan Funk von der Stanford University nach Erlangen holen können“, sagt Gisela Anton. „Das ist ein klarer Beweis für die Bedeutung und die internationale Ausstrahlung unseres Forschungszentrums.“

Über das ECAP
Das Erlangen Centre for Astroparticle Physics wurde im August 2007 mit dem Ziel gegründet, die Expertise an der Universität Erlangen-Nürnberg auf dem Gebiet der Astroteilchenphysik und der Hochenergie-Astronomie zu bündeln. Beteiligte Einrichtungen am Zentrum sind das Astronomische Institut, das Physikalische Institut und das Institut für Theoretische Physik der FAU. Aktuell arbeiten 11 Professoren, mehr als 150 Wissenschaftler sowie über 20 technische Mitarbeiter im ECAP. Das Zentrum ist mit einem Photomultiplier-Labor, einem Akustik-Labor, einem Elektroniklabor und einem Detektorlabor ausgestattet. Das ECAP wirbt durchschnittlich rund 3 Millionen Euro an Drittmitteln pro Jahr ein, einen Großteil der Fördermittel stellt das BMBF zur Verfügung. Weitere Informationen unter www.ecap.physik.uni-erlangen.de

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Gisela Anton
Tel.: 09131/85-27151
gisela.anton@physik.uni-erlangen.de

Blandina Mangelkramer | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.fau.de/

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