Pierre-Auger-Observatorium

Das Pierre-Auger-Observatorium ist ein internationales physikalisches Großexperiment zur Untersuchung der kosmischen Strahlung bei höchsten Energien.

Geschichte, Experiment und Aufbau

Das Observatorium wurde 1992 durch den Nobelpreisträger Jim Cronin und Alan Watson entworfen und nach dem französischen Physiker Pierre Auger, welcher 1938 die ausgedehnten Luftschauer entdeckte, benannt.

Das zu beobachtende Strahlungsfenster liegt im Energiebereich von 10¹⁷ eV bis 10²⁰ eV (Elektronenvolt). Die Strahlung besteht hauptsächlich aus Protonen, selten auch schwereren Atomkernen, die beim Auftreffen auf die Erdatmosphäre eine Vielzahl (mehr als 10⁶) anderer Teilchen erzeugen. Diese Kaskade von Teilchen wird als Luftschauer bezeichnet. Da bei Energien über ca. 10¹⁴ eV kosmische Strahlung nicht mehr direkt beobachtbar ist, beobachtet das Pierre-Auger-Observatorium diese Schauer und somit die kosmische Strahlung nur indirekt.

Um Schauer auf der gesamten Himmelskugel beobachten zu können, wird das Pierre-Auger-Observatorium aus zwei Versuchsanlagen bestehen, eine auf der Südhalbkugel (in Malargüe/Argentinien) und eine auf der Nordhalbkugel (geplant in der Nähe von Lamar/Süd-Colorado/USA). Jede Versuchsanlage besteht wiederum aus zwei unabhängigen Detektorsystemen, dem Oberflächendetektor (SD, nach eng. Surface Detector) und dem Fluoreszenzdetektor (FD). Das Observatorium in Argentinien wurde im November 2008 in Anwesenheit von Jim Cronin offiziell eingeweiht.

Der Oberflächendetektor (SD)

Tscherenkow-Tank der Süd-Station in der Pampa Amarilla

Der Oberflächendetektor besteht aus 1600 Stationen, die in einem Dreiecksmuster mit je 1500 Meter Abstand auf einer Fläche von etwa 3000 km² auf einer Hochebene aufgestellt sind. Jede einzelne Station besteht aus einem mit 12 m³ hochreinem Wasser gefüllten Tank, in welchem einfallende Teilchen Tscherenkow-Strahlung erzeugen. Diese wird von drei Photomultipliern im Tankdeckel registriert. Ein Luftschauer erzeugt ein Signal in mehreren Tanks. Aus Stärke und Zeitpunkt der Einzelsignale kann dann auf Energie und Richtung des Primärteilchens geschlossen werden.

Der Fluoreszenzdetektor (FD)

Der Fluoreszenzdetektor besteht aus 24 Teleskopen, die von vier – Augen genannten – Standorten aus das Feld des Oberflächendetektors überblicken. Mit dem Fluoreszenzdetektor wird durch den Schauer in der Atmosphäre erzeugtes Fluoreszenzlicht registriert. So kann die Entwicklung des Schauers nachvollzogen werden und unabhängig vom Oberflächendetektor auf Eigenschaften des Primärteilchens geschlossen werden.

Das erzeugte Fluoreszenzlicht ist sehr schwach, weshalb der Fluoreszenzdetektor nur während mondloser Nächte betrieben werden kann, welche ca. 15 % der Betriebszeit ausmachen. Diese geringe Betriebsdauer wird jedoch durch eine, gegenüber dem Oberflächendetektor, deutlich höhere Genauigkeit ausgeglichen.

Öffentliches Ereignis-Display

Die Pierre Auger-Kollaboration hat beschlossen, 1 % der Daten öffentlich verfügbar zu machen. Auf einer Webseite^[1], die täglich aktualisiert wird, können die seit 2004 gesammelten Ereignisse angezeigt werden.

Erste Ergebnisse

Die ersten Beobachtungen der hochenergetischen kosmischen Strahlung oberhalb 56 EeV zeigen ein gehäuftes Auftreten aus der Richtung der Zentren von Aktiven galaktischen Kernen. Es liegt daher nahe, dass sie mit der Energie der Schwarzen Löcher im Zentrum der Galaxien ins All geschleudert werden. Es ergeben sich auch neue Fragen, so wird ein erhöhtes Vorkommen von Myonen gemessen, das nicht in die bisherigen Luftschauer-Modelle passt.

Deutsche Mitglieder des Pierre-Auger-Observatoriums

• RWTH Aachen
• Max-Planck-Institut für Radioastronomie
• Karlsruher Institut für Technologie
• Universität Siegen
• Bergische Universität Wuppertal

Einzelnachweise

1. ↑ Event Display Pierre Auger Observatory international

Literatur

• Hilmar Schmundt: Jagd nach den Rätselteilchen. in: Der Spiegel. Hamburg 2008,49, 167. ISSN 0038-7452

Weblinks

• Pierre Auger Observatory international (englisch)
• deutsche Seite des Pierre-Auger-Observatoriums
• Pierre-Auger-Observatorium bestimmt aktive galaktische Kerne als Quelle der hochenergetischen kosmischen Teilchen
• Öffentlicher Ereignis-Betrachter
• Bericht in 3sat/nano --Januar 2006 ---

-35.466666666667-69.311388888889

Koordinaten: 35° 28′ 0″ S, 69° 18′ 41″ W