Untersuchung der kosmischen Höhenstrahlung mit dem AMS01- Detektor im Weltraum
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- Karin Diefenbach
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1 Untersuchung der kosmischen Höhenstrahlung mit dem AMS01- Detektor im Weltraum Henning Gast I. Physikalisches Institut B Diplomfeier Aachen, 28. Januar 2005
2 Der AMS01-Detektor im Weltraum AMS01 geflogen in der Discovery Juni 1998, etwa 400 km über der Erde ca 10 8 Ereignisse (d.h. Teilchendurchgänge) aufgenommen
3 Normale Materie Proton PDG Elektron Positron Henning Gast I.Phys.Inst.B, RWTH Aachen 3
4 Dunkle Materie: Nachweis der Existenz R.Pogge vielfältige Evidenz für dunkle Materie, z.b. Rotationskurve einer Spiralgalaxie Massenverteilung massiver, nicht-leuchtender Halo NGC 4414 HST
5 Dunkle Materie: Kandidaten Wir wissen heute, dass gewöhnliche Materie nur etwa 4% der Energiedichte im Universum ausmacht. Weitaus größerer Teil: Dunkle Materie. Kandidaten? Neues Elementarteilchen? stabil nur schwache Wechselwirkung mit "normaler" Materie Erfüllt von: Neutralino Vorhergesagt von beliebter Theorie der Teilchenphysik ( Supersymmetrie ) Aber: Zu schwer, um mit existierenden Beschleunigern hergestellt zu werden. ( E=mc 2 ) Szenario: Galaktischer Halo aus Klumpen von Neutralinos. Nachweis: χ + χ... e + + e Annihilation in Positronen und Elektronen, die Bestandteil der kosmischen Strahlung werden. Henning Gast I.Phys.Inst.B, RWTH Aachen 5
6 Kosmische Strahlung: Von der Quelle zum Detektor Erde ist beständigem Fluss von Teilchen aus dem Weltraum ausgesetzt. Beschleunigung durch explodierende Sterne (Supernovae) Quellen Propagation Detektor Modulation durch Sonnenwind und Magnetfelder von Sonne und Erde Propagation: Wechselwirkung mit der interstellaren Materie (Protonen) Energieverlust, Erzeugung sekundärer Elektronen und Positronen nach K. Zuber, H.V. Klapdor-Kleingrothaus Henning Gast I.Phys.Inst.B, RWTH Aachen 6
7 Kosmische Strahlung Kosmische Strahlung ist Informationsträger. Sie erlaubt Rückschlüsse auf Prozesse, die im uns umgebenden Kosmos ablaufen. Zusammensetzung: 90 % Protonen 9 % Helium-Kerne geringe Mengen schwerere Elemente, Positronen und Elektronen, sowie Antiprotonen. Geladene kosmische Strahlung kann die Erdatmosphäre nicht durchdringen. Daher Messung mit Ballon oder noch besser im Weltraum. Henning Gast I.Phys.Inst.B, RWTH Aachen 7
8 Die Aufgabe Aufgabe meiner Arbeit: Messung des Positronenflusses in der kosmischen Strahlung (relativ zu dem der Elektronen). Benutze Datenmaterial des AMS01-Detektors Henning Gast I.Phys.Inst.B, RWTH Aachen 8
9 Der AMS01-Detektor: Wichtige Komponenten Time of Flight: 2x2 Lagen Detektormaterial Trigger : Erkennnung eines Teilchendurchgangs Bestimmung der Flugrichtung Energieverlustmessung Magnet: Krümmung der Bahnen geladener Teilchen Spurkammer: 6 Lagen Detektoren Ortsmessung Impulsmessung Henning Gast I.Phys.Inst.B, RWTH Aachen 9
10 Der AMS01-Detektor: 3D - Ansichten Henning Gast I.Phys.Inst.B, RWTH Aachen 10
11 Die Methode Ziel: Messung der relativen Häufigkeit von Positronen und Elektronen in der kosm. Strahlung. Problem: Verhältnis von Protonen zu Positronen in der kosmischen Strahlung ist ca 10000:1. Gesuchte Signatur: Normalfall: einzelne Spur Proton oder Positron??? sehr selten Proton ist 2000mal schwerer als Positron. Winkel und Krümmung übertrieben Henning Gast I.Phys.Inst.B, RWTH Aachen 11
12 Passende Ereignisse und Untergrund Große Datenmengen Auswertung mit dem Computer Ziel: Finden von Ereignissen mit der gesuchten Signatur und vollständige Rekonstruktion des Geschehens. Winkel zwischen den Spuren Positronen/Elektronen: kleine Winkel Protonen: große Winkel Positron Proton
13 Vorläufiges Ergebnis insgesamt etwa 60 e + und 600 e - aus Ereignissen Spannende Frage: Echte Positronen oder Untergrund von Elektronen/Protonen? Untersuchungen laufen... Henning Gast I.Phys.Inst.B, RWTH Aachen 13
14 Ausblick Nachfolgeexperiment AMS02 ab ca 2007 für mindestens drei Jahre auf der Internationalen Raumstation. Particle Data Group Henning Gast I.Phys.Inst.B, RWTH Aachen 14
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