Antennen für die kosmische Strahlung

„Nachwuchsforscherinnen und -forschern optimale Bedingungen zu bieten, ist ein erklärtes Ziel des KIT. Die Auszeichnung von Dr. Frank Schröder mit einem ERC Starting Grant ist ein großartiger Erfolg sowohl für die Astroteilchenphysik als auch für den wissenschaftlichen Nachwuchs am KIT. Ich gratuliere ihm herzlich zu dieser tollen Auszeichnung“, sagt Professor Oliver Kraft, Vizepräsident des KIT für Forschung.

Die höchstenergetischen Teilchen aus unserer eigenen Galaxis, der Milchstraße, bergen viele Geheimnisse. Die Quellen und Mechanismen, die sie auf so hohe Energien beschleunigen, sind bisher unbekannt. Diese Energien liegen weit über denen, die riesige von Menschen gebaute Beschleunigeranlagen – beispielsweise der Large Hadron Collider LHC des europäischen Kernforschungszentrums CERN in Genf – erreichen können.

Hochenergetische kosmische Strahlung wird durch von ihr in der Erdatmosphäre ausgelöste Teilchenschauer gemessen, die bis zur Erdoberfläche vordringen. Bisher geschieht dies vor allem durch Teilchendetektoren und optische Teleskope. Langjährige Experimente mit Antennenstationen im Umfeld solcher Teilchendetektoren haben gezeigt, dass auch Radiowellen für die Erforschung der kosmischen Strahlung genutzt werden können.

„Radiowellen können wir rund um die Uhr beobachten, während die optischen Teleskope für die Teilchenschauer nur in klaren Nächten funktionieren. Außerdem ist die Messung mit den Antennen kostengünstiger“, erläutert Frank Schröder die Vorzüge der neuen Messmethode.

Im Vergleich zu den bisherigen Antennenfeldern soll der künftige Aufbau nun auch Signale mit hundertfach niedrigerer Energie messen. „Damit gehen wir auf die Suche nach Photonen, die aus unserer Galaxis stammen. Ein idealer Standpunkt dafür ist der Südpol, von dem aus das Galaktische Zentrum rund um die Uhr zu beobachten ist.“

Das galaktische Zentrum ist von dort nur knapp über dem Horizont zu sehen, was für die neuartige Radiotechnik allerdings kein Problem mehr darstellt, da Radiowellen beim Durchgang durch die Atmosphäre kaum abgeschwächt werden. „Wir wollen am Südpol am Standort des IceCube-Experiments ein Messfeld von etwa einem Quadratkilometer Größe mit Antennen bestücken. Damit erwarte ich innerhalb von drei Jahren Messzeit entscheidende Hinweise auf den Entstehungsort der höchstenergetischen Teilchen aus unserer Milchstraße. Wir haben eine Chance die höchstenergetischen Photonen zu finden, die jemals gemessen wurden.“

Dr. Frank Schröder hat sich bereits während seiner Promotion mit der Radiodetektion kosmischer Strahlung am ehemaligen KASCADE-Experiment am KIT und am Pierre-Auger-Observatorium in Argentinien beschäftigt. Anschließend hat er als Nachwuchsgruppenleiter am KIT im Rahmen einer von der Helmholtz-Gemeinschaft geförderte Kooperation das ‚Tunka-Rex‘-Antennenfeld für kosmische Strahlung in Sibirien aufgebaut. Außerdem war er im Vorstand des Young Investigator Network (YIN) aktiv, das eine Plattform für den wissenschaftlichen Führungskräftenachwuchs am KIT bietet.

Der Europäische Forschungsrat (European Research Council – ERC) fördert das Projekt von Frank Schröder mit einem Starting Grant in Höhe von 1,6 Millionen Euro für fünf Jahre. Zielgruppe der ERC Starting Grants sind herausragende Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler mit wegweisenden Forschungsvorhaben, deren Promotion zwischen zwei und sieben Jahren zurückliegt. Die Förderquote dieser Ausschreibungsrunde, bei der insgesamt 3.170 Projektvorschläge eingereicht wurden, beträgt 12,7 Prozent.

Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 25 500 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebengrundlagen.

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