Optimierung des Designs von Wasser-Cherenkov-Detektoren für die Gammastrahlenastronomie

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Funk; Dr. Harm Schoorlemmer
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438123869

Wenn ein hochenergetischer Gammastrahlungs-Photon in die Atmosphäre gelangt wird eine Teilchenkaskade ausgelöst, die allgemein als ausgedehnter Luftschauer bekannt ist. Die Teilchen in diesen Luftschauern können mit Teilchendetektoren aufgezeichnet werden, woraus wiederum die Eigenschaften des hochenergetischen Gammastrahlungs-Photon bestimmt werden können. Gegenwärtig untersuchen Gammastrahlungsobservatorien erfolgreich die nördliche Hemisphäre (insbesondere HAWC) mit dieser Technik, aber im Süden gibt es keine solche Einrichtung. Diese Art von Observatorium zeichnet sich durch ein weites Sichtfeld und eine tiefe Belichtungszeit aus und ist daher ideal für die Beobachtung des galaktischen Zentrums und von räumlich ausgedehnten Emissionsregionen wie der Fermi-Bubbles (beide am südlichen Himmel). Ziel dieses Antrages ist die Optimierung des Designs einer Wasser-Cherenkov-Detektionseinheit, die den Grundbaustein eines künftigen Observatoriums darstellt, das in Südamerika in großer Höhe errichtet werden soll. Dieser Antrag ist eine Kooperation zwischen dem Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg (MPIK) und dem Erlanger Zentrum für Astroteilchenphysik (ECAP) der Universität Erlangen-Nürnberg. Das Ergebnis dieses Antrages wird ein entscheidender Beitrag zum endgültigen Entwurf eines Instrumentes wie des Southern Wide field-of-view Gamma-ray Observatory (SWGO) sein, kann aber auch auf andere Anwendungen mit Wasser-Cherenkov-Detektoren übertragen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen