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Am 15.06.2006 wurde vom Russischen Weltraumbahnhof Baikonur aus das Weltraumexperiment PAMELA mit einer Russischen Soyuz Rakete erfolgreich in eine Erdumlaufbahn gebracht. PAMELA ist ein internationales Projekt, an dem die Länder Italien, Russland, Schweden und Deutschland beteiligt sind. Auf deutscher Seite ist es der Fachbereich Physik der Universität Siegen unter der Leitung von Prof. Dr. Manfred Simon, der an diesem Weltraumprojekt wesentlich beteiligt ist.
Die Siegener Beteiligung bezieht sich sowohl auf die Ausrichtung des wissenschaftlichen Zieles, die Erarbeitung des technisch-experimentellen Konzeptes als auch die Mitarbeit beim direkten experimentellen Aufbaus des Flugmodells, das jetzt die Erde umkreist und wissenschaftliche Daten zur Erde funkt. Es ist gegenwärtig geplant, über drei Jahre diese Daten aufzunehmen und wissenschaftlich auszuwerten.
Das Experiment PAMELA dient der Erforschung der energiereichen Materie und Antimaterie im Weltraum und erlaubt das Studium einer Vielzahl wichtiger astrophysikalischer Fragen. Es liegt mit diesen Studien an der wissenschaftlichen Front der modernen Astrophysik. Es berührt Fragen nach dem Ursprung des Weltalls, nach der Zusammensetzung und Entstehung der Materie im Kosmos, erlaubt Aussagen über die energiereichsten physikalischen Prozesse im Weltraum, dazu gehören Supernova Explosionen, Pulsare , Schwarze Löcher, um nur einige zu nennen.
Mit einer bisher nicht ereichten Präzision wird das PAMELA Experiment die Zusammensetzung dieser energiereichen Materie und deren Energieverteilung messen und dazu beitragen, das Verständnis nach dem Ursprung dieser Strahlung und nach ihrer Rolle in der galaktischen Dynamik zu verbessern. Diese Forschungsrichtung steht im engen Zusammenhang mit experimentellen Beobachtungen und deren Interpretationen aus dem Bereich der Röntgen- und Gamma-Astronomie.
Die Suche nach energiereicher Antimaterie im Weltraum mit dem PAMELA Experiment berührt eine der interessantesten wissenschaftlichen Fragen der Astrophysik, die bis heute unbeantwortet ist: warum besteht unsere Welt, die uns umgibt, aus der uns vertrauten Materie, also den Elementen, die man heute schon in der Schule im Periodensysteme der Elemente kennenlernt, wo man anderseits aus experimentellen Beobachtungen und auch aus theoretischen Überlegungen heraus weiß, dass es zu dieser uns vertrauten Materie eine Gegenwelt aus Antimaterie geben könnte oder gar geben müßte, da sie sich in den physikalischen Prozessen von der uns vertrauten Materie nicht unterscheidet. Eine Kosmologie, die den Ursprung des Universums erklären will, muss eine Antwort auf diese Frage geben, die bis heute jedoch noch aussteht. So ist das Aufspüren von Antimaterie im Weltraum auch in nur sehr kleinen Anteilen, so wie es das PAMELA Experiment anstrebt, ein wichtiger Beitrag zu dieser Thematik.
Eine weitere interessante Frage von hoher Aktualität, die PAMELA studieren kann, ist die Suche nach der Natur der Dunklen Materie. Schon in der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts wurde man gewahr, dass offensichtlich irgendetwas mit der Dynamik von Himmelskörpern und ganzen Galaxien nicht stimmt, denn die sich in den Sternen und Gasen befindliche Materie ist nicht ausreichend, um die beobachteten Bewegungen nach den Theorien von Newton und Kepler zu erklären. Diese Diskrepanz wurde mit den Jahren durch verbesserte Beobachtungsmöglichkeiten weiter verstärkt, und die Existenz einer bisher unbekannten Art von Materie ist heute unumstritten. Die Gravitationswechselwirkungskräfte dieser Materie ist allgegenwärtig. Da man sich über die Art dieser Materie nicht im Klaren ist, hat man sie Dunkle Materie getauft. Aus astronomischen Beobachtungen und auch aus theoretischen Überlegungen schließt man heute, dass es etwa fünf mal so viel an Dunkler Materie im Weltraum geben muss als die uns vertraute Materie.
Über die Natur dieser Dunklen Materie wissen wir sehr wenig genaues, doch theoretische Überlegungen aus dem Bereich der Elementarteilchenhysik erlauben einige Denkansätze. So könnten massereiche schwach wechselwirkende Teilchen für die Dunkle Materie in Frage kommen. Es fehlt jedoch jeder direkter Beweis. Wenn es diese Teilchen wären, so könnten diese mit ihren Antiteilchen im Weltraum annihilieren und als Folgeprodukt Photonen bilden aber auch Antiprotonen wie auch Antielektronen (Positronen) , die PAMELA aufspüren könnte. Somit ist die Messung von Antiprotonen und Positronen mit hoher Präzision im Pamela Experiment ein vorrangiges Ziel und von großer wissenschaftlicher Aktualität und grundlegender physikalischer Bedeutung.
Der experimentelle Aufbau des Experimentes besteht aus eine Reihe von Einzeldetektoren, die sich in ihrer Meßkombination ergänzen und die Teilchen in ihren physikalischen Eigenschaften vermessen. Es werden die Einfallsgeschwindigkeiten und Einfallsrichtungen gemessen, die elektrische Ladung und auch das Ladungsvorzeichen (positiv oder negativ) wird bestimmt und die Art des Teilchens wird über die Art ihrer Wechselwirkung in einem dafür geeigneten Meßdetektor ermittelt.
Die Daten aus dem Weltraum werden von zwei Stationen in Russland empfangen und über eine Datenleitung an die beteiligten Institute weitergeleitet, so auch nach an die Universität Siegen.
In alle diese Arbeiten wurden und werden Siegener Physikstudenten mit einbezogen. Sie erhalten auf diese Weise nicht nur eine interessante und anspruchsvolle Ausbildung, sondern sie haben auch die Chance, Erfahrungen in der Arbeitsweise einer internationalen Zusammenarbeit zu sammeln.
Gefördert wird das PAMELA Projekt durch die DLR (Deutsch Agentur für Luft und Raumfahrt).
Criteria of this press release:
Electrical engineering, Energy, Information technology, Mathematics, Physics / astronomy
transregional, national
Research projects, Research results
German
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