Pierre-Auger-Observatorium

Kosmische Strahlung

Aus dem Universum erreicht uns ein beständiger Strom hochenergetischer Teilchen, die kosmische Strahlung. Quellen dieser Teilchen sind u.a. die Sonne (bei niedrigen Energien) und Supernova-Überreste (bei mittleren Energien). Mit einer Häufigkeit von rund einem Teilchen pro $\text{km}^2$ und Jahr kommen aber auch extrem hochenergetische Teilchen mit Energien oberhalb von $10^{18}$ eV vor: die höchstenergetischen Teilchen des Universums! Ihr Ursprung ist noch ungeklärt: Stammen sie von schwarzen Löchern im Zentrum aktiver Galaxienkerne? Weisen sie auf Prozesse neuartiger Physik hin?

Ausgedehnte Luftschauer

Wegen ihrer geringen Häufigkeit kann man diese höchstenergetischen Teilchen nur indirekt mittels der Teilchenkaskaden (ausgedehnte Luftschauer) messen, die sie in der Atmosphäre auslösen. Bei einem solchen Luftschauer entstehen viele Milliarden Sekundärteilchen, die sich Richtung Erdboden bewegen und dort mit Detektoren gemessen werden können.

Pierre-Auger-Observatorium

Unsere Arbeitsgruppe ist ein Mitglied der Pierre-Auger-Kollaboration. Das Pierre-Auger-Observatorium bei Malargüe (Argentinien) ist die weltgrößte Anlage zur Messung dieser Luftschauer. Auf einer Fläche von mehr als 3000 $\text{km}^2$ stehen rund 1660 Detektoren. Zusätzlich wird mit 27 Teleskopen bei Dunkelheit das Fluoreszenzlicht gemessen, ein schwaches Nachleuchten der Luft, angeregt durch den Luftschauer. Das Pierre-Auger-Observatorium ist ein internationales Großprojekt und wird von rund 400 Wissenschaftlern aus 18 Nationen betrieben.

Aktuelle Forschungsaktivitäten der Siegener Arbeitssgruppe:

• Suche nach ultrahochenergetischen Photonen
• Multimessenger Astronomie mit transienten astrophysikalischen Quellen
• Massenzusammensetzung der kosmischen Strahlung
• Suche nach möglichen Abweichungen von Lorentzinvarianz mit Hilfe von Luftschauern