Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Großfahndung nach mysteriösen Weltraumreisenden

05.12.2005


Ein Fluoreszenzteleskop bei der Montage in Karlsruhe. Die Spiegelfläche ist in einzelne Segmente unterteilt. In der Prototypphase werden zwei unterschiedliche Spiegelanfertigungen getestet.


Die Geschichte des Nachweises der kosmischen Strahlung reicht zurück bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts. Die ersten Experimente fanden Teilchen vergleichsweise geringer Energie, mit dem Fortschritt der Detektortechnik gelang der Nachweis bei immer höheren Energien.

... mehr zu:
»Detektor »Strahlung »Teleskop

Mittlerweile ist es bekannt, dass uns aus den Tiefen des Universums Teilchen erreichen, deren Energien die mit künstlichen Beschleunigern erreichbaren um das Hundertmillionenfache übertreffen. Dennoch bleiben bis zum heuten Tage viele Fragen nach dem Ursprung der Strahlung und ihrer Ausbreitung ungelöst.

Woher stammen diese Teilchen? Welcher Beschleunigungsmechanismus verbirgt sich hinter den gewaltigen Energien? Sind schwarze Löcher für ihre Entstehung verantwortlich, oder sind diese Partikel Hinweise auf neue Physik jenseits unseres Standardmodelles? Dies sind Fragestellungen, denen sich das Pierre-Auger-Observatorium widmet.


Errichtet wird das Auger-Experiment derzeit in der Provinz Mendoza in Argentinien. Unter maßgeblicher deutscher Beteiligung entsteht hier auf einer Fläche von etwa 3000 km2 das weltgrößte Experiment zur Beobachtung der kosmischen Strahlung. Das entspricht etwa der Größe des Saarlandes! Ein solches Großprojekt ist nur in internationaler Kollaboration realisierbar - mehr als 200 Wissenschaftler aus 19 Nationen bündeln ihre Kräfte für das gemeinsame Ziel.

Zur Beobachtung der höchstenergetischen Teilchen der kosmischen Strahlung macht man sich ihre Kollisionen mit den Atomkernen der Luft zunutze. Die Myriaden von Sekundärteilchen, die bei der Entwicklung dieser ausgedehnten Luftschauer entstehen, werden mit speziellen Meßdetektoren auf dem Erdboden nachgewiesen. Aber nicht nur Teilchen werden erzeugt - durch den Luftschauer wird die Atmosphäre ein wenig zum Leuchten angeregt, und dieses Fluoreszenzlicht kann mit eigens dafür konstruierten optischen Teleskopen beobachtet werden. Vom Nachweis mittels der atmosphärischen Kaskaden rührt auch der Name des Observatoriums her: Der französische Physiker Pierre Auger (1899-1993) war es, dem 1938 die Entdeckung der ausgedehnten Luftschauer gelang.

Bis zum Jahre 2004 werden 1600 Detektoren von jeweils 11.3 m2 x 1.2 m im Abstand von 1,5 km voneinander aufgestellt und mit Reinstwasser gefüllt. Die Lichtgeschwindigkeit ist in Wasser um etwa einen Faktor 1,3 kleiner als im Vakuum, daher können sich hochenergetische Teilchen schneller durch das Wasser bewegen als Licht. Ist dies der Fall, senden die Teilchen sogenannte Cherenkovstrahlung aus, Lichtwellen, die mit Photomultipliern registriert werden. In Luftschauern handelt es sich bei diesen Teilchen hauptsächlich um Elektronen und Myonen. So läßt sich für jeden Detektor die Anzahl der einfallenden Teilchen und durch Interpolation zwischen allen Detektoren ihre Gesamtzahl bestimmen. Dies ist eine wichtige Größe, die Rückschlüsse auf die Natur des ursprünglichen Teilchens zuläßt.

In Ergänzung zu den Wasserdetektoren werden 30 Teleskope von vier verschiedenen Beobachtungsstationen die darüberliegende Atmosphäre auf Fluoreszenzlicht hin überwachen. Jedes Teleskop hat eine Spiegelfläche von etwa 12 m2 und ein Gesichtsfeld von 30o x 30o. Damit kann die komplette Entwicklung eines Luftschauers verfolgt werden, d.h. das Anwachsen der Sekundärteilchenanzahl beim Eindringen in die Luft.

Die Kombination beider Detektorsysteme wird so die Bestimmung von Einfallsrichtung, Energie und Typ des kosmischen Teilchens erlauben, das den Luftschauer ausgelöst hat. Parallel zu den Messungen werden in umfangreichen Computerrechnungen die Entwicklung von Luftschauern sowie die Meßsignale der Detektoren nachvollzogen. Diese Simulationen sind für die korrekte Interpretation der gemessenen Werte unerläßlich. Um der Datenflut Herr zu werden, die sich aufgrund der riesigen Teilchenzahlen bei den Berechnungen ergibt, entwickeln die Wissenschaftler neue Methoden zur Analyse.

Das Auger-Experiment beginnt den Meßbetrieb im Jahre 2001 mit zwei Fluoreszenzteleskopen und rund 40 Wasserdetektoren. Die Komplettierung des Detektorsystems wird für das Jahr 2004 angestrebt, und die Gesamtlaufzeit ist auf 15 Jahre veranschlagt. Mit Spannung darf erwartet werden, ob es gelingen wird, das Geheimnis der höchstenergetischen kosmischen Teilchen zu lösen.

| Helmholtz Gemeinschaft
Weitere Informationen:
http://www.auger.de/public/index.de.html

Weitere Berichte zu: Detektor Strahlung Teleskop

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten
23.01.2018 | Universität Basel

nachricht Reisetauglicher Laser
22.01.2018 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

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: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lebensrettende Mikrobläschen

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018 | Maschinenbau

CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics