Hochenergetische hadronische Wechselwirkungen und die Rätsel der kosmischen Strahlung

• Antragsteller: Dr. Sergey Ostapchenko, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder ; Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465275045

Fortschritte in der Hochenergie-Astrophysik erfordern in der Regel ein verbessertes Verständnis der Teilchenproduktionsprozesse in diversen Hochenergiereaktionen. Im Rahmen dieses Projektes werden neuartige theoretische Ansätze zur Beschreibung der hadronischen Wechselwirkung auf schwierige Probleme der Hochenergie-Astrophysik, die im Zusammenhang mit Untersuchungen der ultrahochenergetischer kosmischer Strahlung, Messungen von hochenergetischen Neutrinoflüssen, und der Messung der Flüsse von kosmischen Antikernen stehen, angewandt. Insbesondere ist es geplant, die nukleare Zusammensetzung der ultrahochenergetischen kosmischen Strahlung zu analysieren und dadurch zwischen verschiedenen Modellen für die Quellen dieser Strahlung zu unterscheiden. Dazu wird das neue QGSJET-III Monte Carlo Modell der hadronischen Wechselwirkungen verwendet, wobei ebenfalls die Unsicherheiten der Modellvorhersagen kritisch bewertet werden. Das zweite Forschungsziel ist es, den Fluß atmosphärischer Neutrinos einschlielich des prompten Neutrinobeitrages, unter Verwendung eines neuen Ansatzes zur Beschreibung des intrinsischen Charmeinhalts des Protons, zu berechnen. Die erzielten Ergebnisse werden für eine genauere Bestimmung des astrophysikalischen Neutrinoflusses, basierend auf den Daten des IceCube Observatoriums, insbesondere im physikalisch interessantesten PeV-Energiebereich in dem der Cutoff des Neutrinospektrums beobachtet wird, verwendet. Das dritte wesentliche Ziel des Projektes ist es, die Vorhersagen der kosmischen Flüsse von Antikernen aus Wechselwirkungen kosmischer Strahlung mit dem interstellaren Medium und anderen astrophysikalischen Quellen maximal einzugrenzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Norwegen, USA
• Kooperationspartner: Professor Dr. Michael Kachelrieß; Dr. Igor V. Moskalenko