Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf der Suche nach Neutrinos: RUB-Physiker unterstützen IceCube-Team mit physikalischen Modellen

19.04.2012
Bombardement aus dem All
RUB-Forscher unterstützen Suche nach Neutrinos mit physikalischen Modellen
Nature: IceCube-Team schränkt mögliche Quellen der kosmischen Strahlung ein

Unaufhörlich prasseln geladene Teilchen aus dem Weltall von allen Seiten auf unseren Planeten. Wo diese kosmische Strahlung herkommt, ist unklar. Mit dem Neutrinodetektor IceCube am Südpol testet ein internationales Forscherteam, welche Himmelsobjekte die kosmische Strahlung aussenden.


Kosmische Strahlung: Geladene Teilchen, die mit hoher Geschwindigkeit durchs Weltall fliegen, bringen die Erdatmosphäre zum Leuchten, wenn sie mit ihr wechselwirken. Es entstehen Polarlichter.
Foto: Jens Dreyer

Hauptkandidaten waren die sehr energiereichen Gammastrahlenausbrüche. In Nature berichten die Forscher jetzt, dass die gemessenen Daten diese Theorie nicht bestätigen. „Wir sind auf dem besten Weg, Gammastrahlenausbrüche als Quellen der kosmischen Strahlung auszuschließen“, sagt Juniorprofessorin Julia Becker von der Ruhr-Universität. Ihr Team vom Lehrstuhl für Theoretische Physik IV unterstützt die Suche nach dem Ursprung des Teilchenbombardements mit physikalischen Modellen.

Kosmische Strahlung auf Abwegen

Kosmische Strahlung besteht aus Elektronen, Protonen und anderen Atomkernen, die mit hoher Geschwindigkeit durchs All fliegen. Magnetfelder lenken sie ab, so dass die Teilchen nicht auf gerader Bahn zur Erde gelangen. Das macht es schwer, ihre Quelle zu identifizieren. Dort, wo die kosmische Strahlung entsteht, bilden sich aber auch elektrisch neutrale Teilchen, die sogenannten Neutrinos, die nicht von Magnetfeldern abgelenkt werden. Finden die Forscher also die Neutrinoquellen, kennen sie auch den Ursprung der kosmischen Strahlung. Zu diesem Zweck wurde 2010 der Neutrinodetektor „IceCube“ fertiggestellt. RUB-Forscher Jens Dreyer war am Südpol, als das geschah (wir berichteten im Januar 2011: http://aktuell.ruhr-uni-bochum.de/pm2011/pm00017.html.de).

Gammastrahlenausbruch statt Atomtest

Beckers Team berechnet, welche astrophysikalischen Quellen am besten geeignet sind, Neutrinos zu produzieren. Ein heißer Kandidat: die Gammastrahlenausbrüche. Wenn schwere Sterne in einer Supernova enden, stoßen sie einen Großteil ihrer Masse aus. Manchmal werden zusätzlich noch zwei große Materieströme in entgegengesetzte Richtungen geschleudert – ein Gammastrahlenausbruch findet statt. Dabei entstehen hochenergetische Photonen, die einen Teil des Himmels für etwa zehn Sekunden aufleuchten lassen. „Gammastrahlenausbrüche wurden zum ersten Mal in den 60er Jahren von militärischen Satelliten entdeckt. Eigentlich war es deren Aufgabe, Atomwaffentests auf der gegnerischen Seite zu finden“, erzählt Becker.

Kollision von Photonen und geladenen Teilchen

„Bei Gammastrahlenausbrüchen wird extrem viel Energie frei und ein Teil dieser Energie könnte in die kosmische Strahlung gehen“, sagt die RUB-Physikerin. Wenn die kosmische Strahlung tatsächlich so entsteht, würde sie mit den Photonen der Gammastrahlenausbrüche wechselwirken und dabei Neutrinos erzeugen. Theoretische Berechnungen ergeben, dass der daraus resultierende Neutrinofluss groß genug wäre, um von IceCube detektiert zu werden. Die RUB-Forscher trugen in langjähriger Arbeit im IceCube-Projekt dazu bei, die Analyse der Daten speziell für Gammastrahlenausbrüche zu optimieren.

Weniger Neutrinos als erwartet

Doch IceCube fand keine Neutrinos, die mit Gammastrahlenausbrüchen zusammenhängen. „Das bedeutet, dass unser Modell in der jetzigen Form nicht stimmen kann“, resümiert Becker. Zwei Interpretationen der Ergebnisse sind denkbar: Entweder die Annahme, dass die kosmische Strahlung aus den Gammastrahlenausbrüchen stammt, ist falsch. Oder das Modell repräsentiert die Umgebung, in der kosmische Strahlung und Photonen wechselwirken, nicht exakt genug. „Wir können an dieser Stelle zwar noch nicht mit absoluter Sicherheit ausschließen, dass Gammastrahlenausbrüche die Quelle der kosmischen Strahlung sind“, sagt die Forscherin. „Das werden erst die nächsten Jahre mit IceCube eindeutig zeigen.“ Am Lehrstuhl für Theoretische Physik IV ist Martino Olivo für eine Nachfolgeanalyse zuständig. Mit einem erweiterten Datensatz von IceCube soll das aktuelle Ergebnis bestätigt werden.

Titelaufnahme

IceCube collaboration (2012): An absence of neutrinos associated with cosmic-ray acceleration in gamma-ray bursts, Nature, doi: 10.1038/nature11068

Weitere Informationen

Prof. Dr. Julia Becker, Hochenergie Astroteilchenphysik, Fakultät für Physik und Astronomie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel.: 0234/32-23779
Julia.Becker@rub.de

Angeklickt

Hochenergie-Astroteilchenphysik an der RUB
http://www.tp4.rub.de/hat/de/index.html

Webseite des IceCube-Projekts
http://icecube.wisc.edu/

Redaktion
Dr. Julia Weiler

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Das anwachsende Ende der Ordnung
27.03.2017 | Universität Konstanz

nachricht In einem Quantenrennen ist jeder Gewinner und Verlierer zugleich
27.03.2017 | Universität Wien

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: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE