Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erstmals hochenergetische Komponente der kosmischen Strahlung gemessen

06.11.2003


Internationales Pierre-Auger-Observatorium in Argentinien misst erstmals hochenergetische Komponente der kosmischen Strahlung


Die zweite Teleskopstation des Pierre-Auger- Observatoriums blickt von oben über die Pampa Amarilla, die in den kommenden zwei Jahren mit 1600 Wassertanks im Abstand von jeweils 1,5 Kilometer "gefüllt" wird.


Glitzernd wie ein Brillant: Eine Photomultiplier-Kamera des Pierre-Auger-Observatoriums liefert 10 Millionen Bilder in der Sekunde und verstärkt dabei die Lichtimpulse von einem 11 Quadratmeter großen Spiegel.



Gleich zwei Meilensteine wurden beim internationalen Pierre-Auger-Projekt in Argentinien im Lauf der letzten Wochen erreicht - und konnten auch gleich mit einer seltenen Messung gefeiert werden. Nach Fertigstellung der zweiten Teleskopstation - unter Federführung des Forschungszentrums Karlsruhe und der Universität Karlsruhe - können die Wissenschaftler dort Leuchtspuren der kosmischen Strahlung räumlich aufgelöst beobachten. Schon in der zweiten Beobachtungsnacht ging ihnen ein Teilchen der hochenergetischen Komponente der kosmischen Strahlung ins Netz. Darüber hinaus wurde von der Kollaboration der einhundertste Oberflächendetektor zum Partikelnachweis in Betrieb gesetzt. Das Pierre-Auger-Observatorium wurde damit schon jetzt, zwei Jahre vor der Fertigstellung, zum weltweit größten Flächendetektor für die Untersuchung der kosmischen Strahlung.



Die zweite Teleskopstation des Pierre-Auger- Observatoriums blickt von oben über die Pampa Amarilla, die in den kommenden zwei Jahren mit 1600 Wassertanks im Abstand von jeweils 1,5 Kilometer "gefüllt" wird.

In der argentinischen Pampa Amarilla, 1000 Kilometer westlich von Buenos Aires, entsteht mit dem Pierre-Auger-Observatorium das größte Messfeld der Welt zur Untersuchung der kosmischen Strahlung. Auf einer Fläche von 3000 Quadratkilometern sollen hier die energiereichsten Atomkerne untersucht werden, die im Universum zu finden sind. Ihre Herkunft ist unbekannt, ihre Energien sind Hunderte Millionen mal höher, als sie in den größten irdischen Teilchenbeschleunigern erzeugt werden können. Dafür sind sie extrem selten: Weniger als ein Ereignis pro Quadratkilometer und Jahrhundert sagen die Wissenschaftler voraus.
Die Beobachtung dieser kosmischen Überflieger kann vom Erdboden aus erfolgen: Die einfallenden Atomkerne lösen durch Zusammenstoß mit den Bestandteilen der Atmosphäre weitere Partikel aus, die eine Leuchtspur erzeugen und auf die Erdoberfläche vordringen. Beide Signale, die Leuchtspur in der Atmosphäre und die zum Erdboden vordringenden Partikel können mit zwei aufeinander abgestimmten Komponenten des Pierre-Auger-Observatoriums gemessen werden: Teleskopstationen mit Fluoreszenzdetektoren verfolgen die Leuchtspur und großflächig verteilte Detektoren messen die auftreffenden Teilchen.
Bei beiden Komponenten wurden in diesen Tagen wichtige Meilensteine erreicht: Mit der Inbetriebnahme einer zweiten Teleskopstation ist es nun möglich, die Leuchtspuren in der Atmosphäre räumlich aufgelöst zu beobachten und damit die Richtung ihrer Herkunft zu lokalisieren. "In den letzten Tagen konnten wir erstmals Signale aus beiden Teleskopstationen gleichzeitig messen", freut sich Professor Dr. Johannes Blümer, Leiter des Instituts für Kernphysik des Forschungszentrums Karlsruhe. "Das ist nur in klaren Neumondnächten möglich, weil die Stärke der Signale nur dem Vorbeiflug einer 20-Watt-Lampe mit Lichtgeschwindigkeit in 10 Kilometer Entfernung entspricht."
Schon in der zweiten Beobachtungsnacht, am 25. Oktober 2003, konnte ein Teilchen der hochenergetischen Komponente der kosmischen Strahlung beobachtet werden. Aufgrund der Messungen in beiden Teleskopstationen wurde die Energie auf 2x1019 Elektronenvolt berechnet. In diesem einen Atomkern war etwa die Energie eines aufgeschlagenen Tennisballs konzentriert.
Außerdem nahmen die Wissenschaftler den einhundertsten Detektor für die zur Erdoberfläche vordringenden Partikel in Betrieb. Diese Detektoren sind gefüllt mit jeweils 12 000 Liter hochreinem Wasser. Beim Eindringen der Partikel entstehen hier charakteristische Lichtblitze, so genannte Cherenkov-Strahlung. "Das Pierre-Auger-Observatorium umfasst nun eine Fläche von über 100 Quadratkilometern und ist damit das weltweit größte Instrument zur Beobachtung der kosmischen Strahlung", fährt Johannes Blümer fort. "Selbst diese Größe reichte aber nicht aus, um das Ereignis vom 25. Oktober zu messen. Der Partikelschauer ging knapp neben dem derzeitigen Messfeld nieder. Aber wir wachsen kontinuierlich."
Am Pierre-Auger-Observatorium arbeiten 54 Forschungseinrichtungen aus 15 Nationen mit. Nach der Fertigstellung im Jahr 2005 werden 1600 Wassertanks auf einer Fläche von 3000 Quadratkilometern stehen. Vier Teleskopstationen mit Fluoreszenzdetektoren werden die Leuchtspuren der kosmischen Strahlung verfolgen. Auch auf diesem riesigen Messfeld erwarten die Forscher jährlich nur etwa 30 Beobachtungen der höchstenergetischen Partikel im Universum. Das Observatorium kann auch Teilchen hinunter bis zu einem Zehntel der Energie des Stereo-Ereignisses registrieren: in diesem Bereich werden zehntausende Beobachtungen jährlich erwartet.
Noch in anderer Hinsicht ist das Pierre-Auger-Observatorium ein ungewöhnliches Projekt: Durch technische Verbesserungen und Einsparungen ist es gelungen, die ursprünglich geplanten Kosten von 55 Millionen Dollar auf rund 48 Millionen zu drücken. Lange vor der Fertigstellung des "Südobservatoriums" denken die Wissenschaftler nun schon über ein vergleichbares Instrument auf der Nordhalbkugel, voraussichtlich in den USA, nach, um in alle Himmelsrichtungen beobachten zu können.

Das Forschungszentrum Karlsruhe ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, die mit ihren 15 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,1 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands ist. Die insgesamt 24 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Helmholtz-Gemeinschaft forschen in den Bereichen Struktur der Materie, Erde und Umwelt, Verkehr und Weltraum, Gesundheit, Energie sowie Schlüsseltechnologien.

Inge Arnold | idw
Weitere Informationen:
http://www.fzk.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Astrophysik

nachricht Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt
22.06.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften