Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kosmische Radioblitze in der Atmosphäre

25.05.2005


Mit einem internationalen Experiment konnten Wissenschaftler im Forschungszentrum Karlsruhe die hellsten und kurzlebigsten Radioblitze am Himmel nachweisen



Im Rahmen des internationalen LOPES-Projektes wurden am Forschungszentrum Karlsruhe hochenergetische kosmische Teilchen mit Hilfe digitaler Radioantennen nachgewiesen. Die aus dem Universum in die Atmosphäre eindringenden Atomkerne erzeugen kurze, sehr intensive Radioblitze, die für wenige Nanosekunden die hellste Radioquelle am Himmel darstellen. Solche Radioblitze konnten Wissenschaftler nun durch Vergleich mit dem KASCADE-Grande-Experiment im Forschungszentrum Karlsruhe erstmals zweifelsfrei einzelnen Teilchen der hochenergetischen kosmischen Strahlung zuweisen. Dies ist ein Meilenstein bei der Entwicklung neuer Techniken zur Messung höchstenergetischer Teilchen im Universum. Die internationale Fachzeitschrift "Nature" hat die Forschungsergebnisse in ihrer neuesten Ausgabe veröffentlicht.

... mehr zu:
»LOFAR »Strahlung


Atomkerne der kosmischen Strahlung lösen beim Zusammenstoß mit der Erdatmosphäre große Schauer von Sekundärpartikeln aus, die in der Luft eine Leuchtspur erzeugen und als Teilchenteppich auf die Erdoberfläche vordringen. Detektorfelder wie das Pierre Auger-Observatorium in Argentinien oder das kleinere KASCADE-Grande-Experiment im Forschungszentrum können diese Teilchenschauer messen.

Seit rund 40 Jahren ist bekannt, dass die Teilchenschauer neben dem ultravioletten Fluoreszenzlicht in der Atmosphäre auch Strahlung im Radio-Frequenzbereich emittieren. Bisher war es technisch nicht möglich, das extrem kurze Signal von nur wenigen Milliardstel Sekunden Dauer vom allgegenwärtigen Strahlungs-Hintergrund zu trennen. Das neuartige digitale Radioteleskop LOFAR (Low-Frequency Array) soll diese Teilchenschauer sowie andere Signale aus dem Kosmos kontinuierlich in einem breiten Frequenzbereich aufnehmen und digital verarbeiten. In einigen Jahren wird LOFAR einen Großteil der Niederlande und von Nordrhein-Westfalen abdecken.

Eine internationale Kooperation von Wissenschaftlern hat nun einen Prototyp von LOFAR im Forschungszentrum Karlsruhe innerhalb des KASCADE-Grande-Messfeldes aufgebaut. Unter dem Akronym LOPES (LOFAR PrototypE Station) entstand ein Feld mit zehn Radioantennen, ähnlich denen, die auch in gewöhnlichen Radioempfängern zum Einsatz kommen. Die Antennen bilden einen breitbandigen Empfänger, der eine Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen gleichzeitig aufnehmen kann und die Signale in eine digitale Elektronik speist.

Im parallelen Betrieb der LOPES-Antennen und des KASCADE-Grande-Messfeldes konnten die Wissenschaftler nun erstmals zeigen, dass hochenergetische Teilchen der kosmischen Strahlung, die in der Erdatmosphäre einen Teilchenschauer auslösen, gleichzeitig auch ein Radiosignal aus der Richtung des einfallenden Teilchens erzeugen. Die Stärke der Radiosignale ist proportional zur Energie dieses Teilchens und außerdem mit dem Winkel des ankommenden Teilchenschauers und der Richtung des Magnetfeldes der Erde korreliert.

"KASCADE-Grande und sein Vorläufer, das Experiment KASCADE, messen seit vielen Jahren im Forschungszentrum Karlsruhe Teilchenschauer der kosmischen Strahlung. Aus den Signalen können der Entstehungsort des Teilchenschauers in der Atmosphäre sowie die Energie und Art der einfallenden Teilchen ermittelt werden", erläutert Professor Dr. Johannes Blümer, Leiter des Instituts für Kernphysik des Forschungszentrums Karlsruhe. "Im Vergleich der Daten aus KASCADE-Grande mit LOPES konnten wir nun die Tauglichkeit der neuen Methode für die Messung kosmischer Strahlung zeigen. Radiodetektion kosmischer Strahlung birgt ein phantastisches Potenzial."

Die Ergebnisse wurden am 19. Mai 2005 in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nature veröffentlicht (Falcke et al.: "Detection and localization of atmospheric radio flashes from cosmic air showers").

Zur Zeit wird das Antennenfeld in Karlsruhe von 10 auf 30 Antennen erweitert, um mit besserer Statistik vor allen Dingen bei höheren Energien das Radiosignal im Detail zu studieren. Das Forscherteam des LOPES-Projektes möchte mit den dann erzielten Ergebnissen einerseits die neue Messtechnik etablieren, andererseits die Emissionsmechanismen in der Atmosphäre verstehen und so den Weg zu einer verbesserten Messung der höchstenergetischen kosmischen Strahlung ebnen. Damit könnte das LOPES-Experiment einen wichtigen Beitrag für die Instrumentierung des zweiten Pierre Auger-Observatoriums auf der Nordhalbkugel sein, dessen Aufbau Forschergruppen weltweit vorbereiten.

Das LOPES-Projekt wird in internationaler Zusammenarbeit mit starker deutscher und niederländischer Beteiligung betrieben. Die Kollaboration umfasst neben der kompletten Beteiligung der KASCADE-Grande-Mitglieder mit 8 Instituten aus 4 Ländern (Institut für Kernphysik des Forschungszentrums Karlsruhe, Universitäten Karlsruhe, Siegen und Wuppertal aus Deutschland, Universität Turin und INFN Sektion Turin aus Italien, das Soltan Institut aus Lodz, Polen und IFIN-HH aus Bukarest, Rumänien) auch das Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik des Forschungszentrums Karlsruhe, das Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, die Universität Nijmegen und die Forschungseinrichtung ASTRON (verantwortlich für den Aufbau von LOFAR) aus den Niederlanden.

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 24000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Helmholtz-Gemeinschaft forschen in den Bereichen Struktur der Materie, Erde und Umwelt, Verkehr und Weltraum, Gesundheit, Energie sowie Schlüsseltechnologien.

Dr. Joachim Hoffmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.fzk.de

Weitere Berichte zu: LOFAR Strahlung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern
17.08.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg

nachricht Optische Technologien für schnellere Computer / „Licht“ mit Wespentaille
16.08.2017 | Universität Duisburg-Essen

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie