Pierre Auger Observatorium

Suche nach den höchstenergetischen Teilchen im Universum
Die Arbeitsgruppe ist mit wesentlichen Aktivitäten am internationalen Großexperiment Pierre Auger beteiligt. Mit diesem Experiment (Standort Südhalbkugel: Provinz Mendoza/Argentinien) werden die höchstenergetischen Teilchen des Universums mit (makroskopischen) Energien bis über 1020 eV beobachtet. Der Ursprung und die Natur dieser Teilchen sind bislang völlig unbekannt. Als Quellen werden u.A. Jets aktiver Galaxien als auch Reliktteilchen aus Phasenübergängen des frühen Universums diskutiert.
Die Schwerpunktaktivitäten der Wuppertaler Arbeitsgruppe lagen im Aufbau der Kameras der Fluoreszenzdetektoren, des Slow Control Systems für den automatischen ferngesteuerten Betrieb und Überwachung der Fluoreszenzdetektoren. Seit der Fertigstellung des Observatoriums zum Ende des Jahres 2007 hat sich der Schwerpunkt der Arbeiten stärker auf die Datenanalyse verschoben. Aktuell beteiligt sich die Arbeitsgruppe mit mehreren Beiträgen am Aufbau der Erweiterung zu AugerPrime.

Animation einer Luftschauersimulation: Die Anmination (5.3 MB) zeigt die Entwicklung eines Luftschauers von der Seite her betrachtet. Als Primärteilchen wurde ein Proton mit einer Energie von 1000 TeV (1015 eV) gewählt. Die Detektion der Teilchen in den Detektorstationen am Boden wird durch das 'Aufleuchten' symbolisiert.
In der Natur läuft der dargestellte Prozess in nur 0,3 Millisenkunden ab. Ein moderner PC benötigt hierfür ca. 30 Minuten. Die Simulation eines Ereignisses bei 1018 eV benötigt mehr als 10 Tage auf einem PC!


Zusammenarbeit mit dem RAPP Center in Bochum

Im RAPP Center arbeiten Forschungsgruppen aus der Plasma- und Astrophysik sowie der Astroteilchen- und Teilchenphysik eng zusammen, um gemeinsame Fragestellungen systematisch zu untersuchen. Zu den zentralen Themen der theoretisch und experimentell arbeitenden Gruppen gehören Fragen nach dem Ursprung der kosmischen Strahlung und nach der Wechselwirkung der kosmischen Strahlung mit dem interstellaren und intergalaktischen Medium.


CBM Experiment

Untersuchung baryonischer Materie bei höchsten Dichten und Suche nach dem Quark-Hadron Phasenübergang mit dem Compress Baryonic Matter Experiment bei FAIR.
Das Ziel des Forschungsprogramms zu Kern-Kern Kollisionen am neuen FAIR Beschleuniger der GSI-Darmstadt ist die Untersuchung hadronischer Materie bei höchsten Dichten. Materie dieser Form wird existiert im Innern von Neutronensternen und im Zentrum von Supernova-Explosionen. Im Labor lassen sich derartige Zustände höchster Baryondichten kurzzeitig im Inneren Reaktionsvolumen relativistischer Schwerionenstöße erzeugen. Die erzielten Baryon-Dichten als auch die Temperaturen hängen hierbei von der Strahlenergie ab, so dass durch Variation der Strahlenergie verschiedene Zustände und Phasen start wechselwirkender Materie gezielt untersucht werden können. Das erwartete Phasendiagramm stark wechselwirkender Materie ist im Schaubild rechts gezeigt. Die Arbeitsgruppe beteiligt sich massgeblich an der Entwicklung und dem Aufbau Ring-Imaging-CHerenkov (RICH) Detektors und der Entwicklung der Rekonstruktionssoftware für neutrale Mesonen.
Die von der Arbeitsgruppe entwickelte Photokamera soll bereits ab 2018 im HADES-Experiment an der GSI eingesetzt werden.


AMANDA / IceCube Experiment

Neutrinoastronomie am Südpol mit IceCube.
Am geographischen Südpol wird in internationaler Zusammenarbeit das IceCube Neutrino-Teleskop betrieben. Die Arbeitsgruppe hat sich sowohl am Vorgängerexperiment AMANDA, wie auch an IceCube mit mehreren Hardwarebeiträgen eingebracht. Die Experimente sollen zur Lösung folgender physikalischer Fragen beitragen:
• Was sind die Quellen der kosmischen Strahlung bei ultrahohen Energien ?
• Studien von Aktiven Galaktischen Kernen, Gamma Ray Bursts, Supernova-Explosionen und anderer galaktischer Quellen.
• Suche nach Topologischen Defekten, magnetischen Monopolen, Neutrino-Oszillationen und leichten supersymmetrischen Teilchen (WIMPS).


KASCADE-Grande Experiment

Untersuchung der kosmischen Strahlung im Energiebereich des Knie's mit den Luftschauerexperimenten KASCADE-Grande.
Das Experiment befand sich auf dem Gelände des Forschungszentrums Karlsruhe (heute KIT) und diente zur Untersuchung der kosmischen Strahlung im Energiebereich zwischen 1014 und 1018 eV. Aus dem Energie- und Massenspektrum der Primärteilchen lassen sich Rückschlüsse auf die Quellen und die Beschleunigungsmechanismen im Universum ableiten. Darüberhinaus gehört u.a. die Suche nach Punktquellen der Gamma-Strahlung zum wissenschaftlichen Programm. Im untersuchten Energiebereich wird der Übergang von galaktischer zu extra-galaktischer kosmischer Strahlung erwartet. Auch diese Frage soll mit dem Experiment beantwortet werden. Die Datenanalysen sind noch nicht vollständig abgeschlossen.
Einige Artikel von KASCADE: Energiespektrum und Massenzusammensetzung, Test von Wechselwirkungsmodellen, Luftschauersimulationen.



Abschlussarbeiten

Exemplarische Themen zu Abschlussarbeiten finden sie hier. Erkundigen Sie sich jederzeit bei mir oder Herrn Dr. Rautenberg oder Herrn Dr. Pauly über aktuelle mögliche Themen.


Die Forschungsvorhaben werden unterstützt vom Land Nordrhein Westfalen, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), der Helmholtz-Allianz für Astroteilchenphysik, sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem DAAD.





Letzte Änderung: 09. August 2017
Forschungsaktivitäten und Kooperationen