Hadronische Wechselwirkungen: Vom LHC zur Ultrahochenergetischen Kosmischen Strahlung

• Antragsteller: Dr. Sergey Ostapchenko, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder ; Astrophysik und Astronomie ; Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252403571

Die Interpretation der Daten der kosmischen Strahlung höchster Energien und die Lösung des Rätsels ihrer Quellen hängt entscheidend von der Gültigkeit hadronischer Monte-Carlo-Modelle ab, die für die Beschreibung der Wechselwirkung der kosmischen Strahlung in der Atmosphäre benötigt werden. Der Antrag zielt auf die Entwicklung einer modernen hadronischen Monte-Carlo-Simulation, die auf den neuesten theoretischen Methoden sowie auf vorhandenen und erwarteten Daten von Beschleunigern aufbaut. Kernelement dieser weiterentwickelten Monte-Carlo-Simulation ist die Einführung einer selbstkonsistenten Beschreibung hadronischer und nuklearer Wechselwirkungen, die auf der störungstheoretischen Beschreibung nichtlinearer Effekte in Multipartonen-Wechselwirkungen beruht, in das existierende QGSJET-II-Modell. Das Modell wird sorgfältig geprüft und mit relevanten Daten von Beschleuniger-Experimenten, insbesondere am Large Hadron Collider, geeicht. Die Simulation wird zur Berechnungen von Eigenschaften von durch kosmische Strahlung erzeugten Luftschauern angewandt. Die Ergebnisse werden mit experimentellen Daten des Pierre Auger Observatory verglichen, was erlaubt Informationen über die nukleare Zusammensetzung der kosmischen Strahlung höchster Energien abzuleiten. Die interdisziplinären Aspekte des Projektes sind zweifach: Zum einen werden neueste theoretischen Entwicklungen und Beschleuniger-Daten verwendet, um ein zuverlässiges Werkzeug zur Untersuchung der kosmischen Strahlung zu entwickeln. Zum anderen hat das entwickelte Modell eine grosse Anzahl von potenziellen Anwendungen in der Beschleunigerphysik, wie z.B. in Bezug auf Studien der allgemeinen "Minimum-Bias"-Kollisionen in hadronischen and nuklearen Wechselwirkungen, "soft" und harter Diffraktion, und Multi-Parton-Wechselwirkungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Marcus Bleicher, Ph.D.; Dr. Tanguy Pierog, Ph.D.