Astroteilchenphysik

DESY ist an wesentlichen internationalen Forschungsprojekten der Astroteilchen-Physik beteiligt. Die Erde ist einem Dauerregen von energiereichen Teilchen aus dem Weltall ausgesetzt, die Auskunft über die fundamentalen Prozesse in den fernen Weiten des Kosmos geben können. Die DESY-Forscher nutzen zwei dieser Himmelsboten, Neutrinos und hochenergetische Gammastrahlung.

IceCube, das größte Hochenergie-Neutrinoteleskop, wurde im Dezebember 2010 fertiggestellt und liefert mit der gegenwärtigen Größe eine bisher unerreichte Sensitivität. Für die nächsten Jahre wird eine äußerst fruchtbare Periode erwartet, die hoffentlich in der Entdeckung von Quellen hochenergetischer Neutrinos gipfeln wird.

Ein anderes Botenteilchen zur Erforschung der Vorgänge im Universum sind Gammastrahlen. Gammateleskope wie VERITAS, MAGIC und H.E.S.S. (alle mit DESY-Beteiligung) haben in den vergangenen Jahren mehr als einhundert Quellen von Gammastrahlung im TeV-Bereich entdeckt. Diese Erfolgsgeschichte soll mit einer neuen Generation von Cherenkov-Teleskopen CTA fortgesetzt werden. CTA wird gegenwärtig vorbereitet, wobei sich DESY unter anderem mit dem Bau eines Teleskop-Prototyps und mit Simulationsstudien beteiligt. Mit den geplanten mehr als 60 Teleskopen wird sich das Entdeckungspotential für galaktische und extragalaktische Gammaquellen ganz wesentlich erhöhen.

Die theoretische Astroteilchenphysik sucht nach dem Verständnis von Beschleunigungsmechanismen, die hochenergetische Teilchen erzeugen. Diese theoretischen Untersuchungen vervollständigen die wissenschaftlichen Arbeiten der Experimentalphysiker.

Die Astroteilchenphysik mit hochenergetischen Neutrinos und Gammastrahlen eröffnet neue Fenster für die Erforschung des Universums bei höchsten Energien. Zu den wesentlichen wissenschaftlichen Fragen gehören:

  • der Ursprung der kosmischer Strahlung,
  • die Natur dunkler Materie und anderen exotischen Komponenten kosmischer Materie und
  • die Teilchenphysik in bisher unerreichbaren Regionen des Parameterraumes.