Radioemissionen im Ross-Eisschelf - Die Suche nach GZK-Neutrinos mit ARIANNA

• Antragstellerin: Professorin Dr. Anna Nelles
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder ; Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 272251164

Die Quellen der höchstenergetischen kosmischen Strahlung entziehen sich seit beinahe einem Jahrhundert der Entdeckung. Die Teilchen dieser Strahlung erreichen Energien, die bisher mit menschengemachten Methoden nicht zu erreichen sind. Auf dem Weg zur Erde werden diese geladenen Teilchen von Magnetfeldern abgelenkt. Daher enthalten ihre Ankunftsrichtungen nur noch wenige Informationen über ihren Ursprungsorte. Darüber hinaus ist der Fluss der interessanten Teilchen sehr niedrig. Am oberen Ende des Flussspektrums wird sogar ein starker Abfall gemessen. Dieser wird meistens mit dem sogenannten GZK-Effekt in Verbindung gebracht. Hierbei interagieren die kosmischen Teilchen mit dem kosmischen Mikrowellenhintergrund und verlieren dabei Energie. In dieser Interaktion entstehen Neutrinos, die sogenannten GZK-Neutrinos. Diese Teilchen sind ungeladen und propagieren daher in geraden Linien zur Erde, was dazu führt, dass in ihren Ankunftsrichtungen noch wesentliche Informationen enthalten sind.Da die Wahrscheinlichkeit ein Neutrino zu detektieren sehr klein ist, werden sehr große Detektoren oder vielmehr Detektorvolumina benötigt. Daher bietet sich die Messung von Radiostrahlung an, welche durch die Neutrinos bei einer Interaktion in Eis verursacht wird. Die Radiodetektion hat das Potential große Volumina zu relativ niedrigen Kosten zu instrumentieren. Das antarktische Eis ist transparent für Radiostrahlung und daher ebenfalls sehr gut geeignet.Der Vorschlag der Wissenschaftlerin beinhaltet die Teilnahme am ARIANNA Experiment. Dieses Experiment hat sich zum Ziel gesetzt, das Potential der kostengünstigen Radioantennen voll auszuschöpfen und die GZK-Neutrinos zu finden. Der Wissenschaftlerin wird eine Schlüsselrolle bei der Datenanalyse zu kommen und sie wird ihre spezifischen Kenntnisse zur Technologie der Radiodetektion einsetzen und diese um weitere Besonderheiten der In-Eis-Anwendung erweitern können.Die Bestätigung der Existenz (oder Nicht-Existenz) der GZK-Neutrinos wird das gegenwärtige Verständnis der Quellen kosmischer Strahlung signifikant beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Steven W. Barwick