Post on 22-Jun-2020
Astronomie und Astrophysik 2
Astroparticle
physics
us
geladene
Teilchen: Kosmische
Strahlung
Viktor Hess 1912 imHeißluft-Ballonmit
Elektrometer
Nobelpreis
1936
Cosmic Rays
On Aug. 7th, 1912Viktor Hess demonstrated the increasing fluxof ionizing radiationabove 2000 m
Der
Fluss
der Kosmischen
Strahlung
Energie
[eV]
Teilc
henf
luss
Die kinetische
Energie von einem
Gramm
dieser
Teilchen
deckt den Weltenergiebedarf
für
1000 Jahre!
•
Energieskalen (kosmische
Beschleuniger)
•
Teilchenflüsse
Ein
Teilchen
pro m2
und Sekunde
Ein
Teilchen
pro km2
und JahrGrösster
irdischer
Teilchen- beschleuniger
Ein
Teilchen
pro m2
und Jahr •
Zusammensetzung: (e, p, Atomkerne)
Geladene Teilchen
Zusammensetzung
der
kosmischen Strahlung
+ Elektronen:
Kosmische
Strahlung
in der
TeilchenphysikAnderson 1932: Positron…
…Butler 1947: K0
Pikes Peak (4300m) Col du Midi (3600m)Pikes Peak (4300m) Col du Midi (3600m)
…Myon, Pion, Kaon…
Charged
Particles
=1020eV
GeV TeV PeV EeV
Quellen: kosmische
Beschleuniger
(v/c
der
Schockwelle)
GZK-Effekt(Greisen
–
Zatsepin
–
Kuzmin)
inelastische
Streuung
an der
kosmischenHintergrundstrahlung
(Photonen)
begrenzt maximale Energie ~1020eV
γ π
γ π
+ → +
+ → + +
p pp n
0
Astrophysik und Elementarteilchenphysik
hochenergetischeTeilchenerzeugen
Schauer
in der
Atmosphäre
Nachweis
der
Schauerteilchen
auf dem Erdboden
Nachweis
des Szintillationslichts
am
NachthimmelNachweis
des Cherenkov-Lichts
geladener
Teilchen
am Erdboden
Pierre Auger Observatory, Argentina
Cherenkov light detectorSurface detector station
Pierre Auger Observatory, Argentina
Surface Array1600 detector stations1.5 km spacing3000 km2
Cherenkov Light Detectors4 Telescope enclosures6 Telescopes per
enclosure24 Telescopes total
Primary Particles
Cosmic Neutrinos
•
big bang relics: E < 1meV, ~100/cm3, undetected
•
sun: keV…MeV, flux 5·1011/cm2/s
•
other sources (e.g. supernovae): MeV…GeV, very few
Neutrino-Detektor
Super-Kamiokande
ν
+ Materie
→ μ + Materie
Neutrinos am Südpol
Amanda
Eµ
=10 TeV
IceCube
ν
+ Materie
→ μ + Materie