Pierre-Auger-Observatorium
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Das Pierre-Auger-Observatorium ist ein internationales physikalisches Großexperiment zur Untersuchung kosmischer Strahlung bei höchsten Energien.
Die interessierende Strahlung mit Energien von 1017eV bis 1020eV (Elektronenvolt) besteht hauptsächlich aus Protonen, selten auch schwereren Atomkernen, die beim Auftreffen auf die Erdatmosphäre eine Vielzahl (mehr als 106) von anderen Teilchen erzeugen. Diese Kaskade von Teilchen wird als Luftschauer bezeichnet. Da bei Energien über ca. 1014eV kosmische Strahlung nicht mehr direkt beobachtbar ist, beobachtet das Pierre-Auger-Observatorium diese Schauer und somit die kosmische Strahlung nur indirekt.
Entworfen wurde das Observatorium 1992 durch den Nobelpreisträger Jim Cronin und Alan Watson. Benannt ist es nach dem französischen Physiker Pierre Auger, welcher 1938 die ausgedehnten Luftschauer entdeckte.
Um Schauer auf der gesamten Himmelskugel beobachten zu können, besteht das Pierre-Auger-Observatorium aus zwei Versuchsanlagen, eine auf der Südhalbkugel (in Malargüe/Argentinien) und eine auf der Nordhalbkugel (geplant in Colorado/USA). Jede Versuchsanlage besteht wiederum aus zwei unabhängigen Detektorsystemen, dem Oberflächendetektor (SD, nach eng. Surface Detector) und dem Fluoreszenzdetektor (FD).
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[Bearbeiten] Der Oberflächendetektor (SD)
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.
[Bearbeiten] 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. 10% der Betriebszeit ausmachen. Diese geringe Betriebsdauer wird jedoch durch eine, gegenüber dem Oberflächendetektor, ca. zehnmal höhere Genauigkeit ausgeglichen.
[Bearbeiten] Deutsche Mitglieder des Pierre-Auger-Observatoriums
- RWTH Aachen
- Max-Planck-Institut für Radioastronomie
- Forschungszentrum Karlsruhe
- Universität Karlsruhe (TH)
- Universität Siegen
- Bergische Universität Wuppertal
