Multimessenger-Verbindungen von ultra-hochenergetischen Photonen

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Risse
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder ; Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508269468

Die Ära der Multimessenger-Astronomie hat begonnen und bietet ein großes Potenzial für weitere bahnbrechende Entdeckungen. Dies hat enorme experimentelle und theoretische Anstrengungen motiviert. Bisherige phänomenologische Studien konzentrierten sich vorwiegend auf Photonen und Neutrinos bis zu den beobachteten PeV-Energien, ihrer Produktion durch die kosmische Strahlung und Verbindungen zu Gravitationswellen. Im Unterschied zum Fall der Neutrinos sind bislang Verbindungen zu Photonen bei noch höheren Energien mit deutlich geringerer Intensität erforscht worden. Das vorliegende Projekt möchte hier beitragen und, auf phänomenologische Art, mögliche Multimessenger-Verbindungen von Photonen im Energiebereich von ungefähr10 PeV bis 100 EeV erkunden. Insbesondere sollen Verbindungen dieser ultra-hochenergetischen Photonen zu den beobachteten PeV-Photonen und PeV-Neutrinos und zur kosmischen Strahlung bei höchsten Energien untersucht werden, was zu den folgenden drei Hauptzielen führt: (1) Schritte zur Untersuchung der Charakteristika der galaktischen PeV-Photon-Quellen bei ultra-hohen Energien; (2) Aktualisierung und Erweiterung der Vorhersagen des Flusses von GZK-Photonen; (3) Einschränkungen auf einen galaktischen Ursprung des PeV-Neutrinoflusses. Bereits die derzeitige Nicht-Beobachtung von ultra-hochenergetischen Photonen erlaubt wertvolle Beiträge zum Gesamtbild der Multimessenger-Astronomie. Experimentelle Anstrengungen werden in den kommenden Jahren weiter verbesserte Photonsuchen gestatten und halten so die Option einer Entdeckung dieser Photonen weit geöffnet. Daher ist es angebracht und ein geeigneter Zeitpunkt, die einzigartigen Multimessenger-Verbindungen von ultra-hochenergetischen Photonen zu erforschen und zu nutzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen