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Mit rund zehn Millionen Euro fördert die Helmholtz-Gesellschaft in den kommenden fünf Jahren eine neue Helmholtz-Allianz für Astroteilchenphysik. Maßgeblich an dem Forschungsverbund beteiligt sind Wissenschaftler des „Erlangen Centre for Astroparticle Physics“ (ECAP) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU). Gemeinsam mit Experten weiterer deutscher Universitäten sowie nationaler und internationaler Forschungsinstitute suchen sie im Universum nach dunkler Materie und nach Quellen der kosmischen Strahlung. Außerdem unterstützt die Helmholtz-Allianz die Entwicklung neuer Detektoren, die bei zukünftigen Experimenten zur Erforschung des Universums eingesetzt werden sollen.
Rund einhundert Wissenschaftler und neunzig Doktoranden werden in der Allianz zusammenarbeiten.
„Die Helmholtz-Allianz bietet die hervorragende Gelegenheit, das noch junge Feld der Astroteilchenphysik in Deutschland institutionell zu stärken und eine weltweit führende Rolle zu übernehmen“, sagt Prof. Dr. Gisela Anton, Leiterin des ECAP und Inhaberin des Lehrstuhls für Experimentalphysik (Teilchen- und Astroteilchenphysik) an der FAU. Das ECAP ist das größte Institut der Astroteilchenphysik an einer deutschen Universität und übernimmt in der Allianz eine tragende Rolle, sowohl institutionell als auch bei der Forschung.
Die Forschungsprojekte des ECAP
An zahlreichen Projekten, die durch die neue Helmholtz-Allianz gefördert werden, sind die Erlanger Wissenschaftler federführend beteiligt, darunter zum Beispiel am H.E.S.S.-Projekt. H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) ist ein Teleskop, das Gammastrahlung misst. Verschiedenen physikalischen Theorien zufolge kann diese Strahlung im Umfeld gigantischer kosmischer Beschleuniger entstehen, die als Quelle der kosmischen Strahlung vermutet werden. Eine weitere Annahme ist, dass Gammastrahlung produziert wird, wenn zwei Teilchen dunkler Materie aufeinandertreffen. Die Messung der Gammastrahlung könnte also indirekte Rückschlüsse auf die dunkle Materie ermöglichen. Das H.E.S.S.-Teleskop befindet sich in Namibia. Leiter des H.E.S.S.-Forschungsprojekts an der FAU ist Prof. Dr. Christopher van Eldik, der eine Professur für Experimentalphysik innehat.
Auch am ANTARES- Projekt sind die Erlanger Astrophysiker beteiligt. Betreut wird es gemeinschaftlich von Prof. Dr. Gisela Anton und Prof. Dr. Uli Katz, Inhaber des Lehrstuhls für Experimentalphysik (Astroteilchenphysik) an der FAU. ANTARES bezeichnet ein Teleskop, das in 2500 Metern Tiefe vor der Küste von Marseille installiert wurde und Neutrinos nachweisen soll. Neutrinos sind hochenergetische Elementarteilchen, die im Kosmos in sehr großer Zahl vorhanden sind. Sehen kann man sie nicht – sie passieren die Netzhaut des menschlichen Auges genauso unbemerkt, wie sie die Erde in ihrem gesamten Durchmesser durchqueren können, ohne eine Spur zu hinterlassen. Eine mögliche Quelle von Neutrinos könnte dunkle Materie sein und eben diese aufzuspüren ist das Ziel der Wissenschaftler.
Weitere Projekte des ECAP beschäftigen sich mit der Entwicklung neuer Detektoren, die zukünftig in der Astroteilchenphysik eingesetzt werden sollen. Unter Leitung von Prof. Anton arbeitet eine Forschergruppe zum Beispiel an einem neuartigen hybriden Photonendetektor. Die Gruppe von Prof. Katz entwickelt akustischen Sensoren zur Entdeckung von Neutrinos und optische Sensoren für das KM3Net-Neutrinotelesop, das mittelfristig das ANTARES-Teleskop ersetzen soll.
Die Helmholtz-Allianz
Die Teleskope, die Neutrinos oder Gamma- und auch Röntgenstrahlung nachweisen, liefern den Wissenschaftlern im Rahmen zahlreicher, voneinander unabhängiger Forschungsprojekte, eine Fülle von Daten. Im Rahmen der Helmholtz-Allianz sollen diese Daten gebündelt werden. Aus der Summe der Ergebnisse erhoffen sich die Forscher neue Informationen über die dunkle Materie und die kosmische Strahlung. Deutschland will weltweit eine führende Rolle bei dieser Art der wissenschaftlichen Zusammenarbeit, der so genannten „Multi-Messenger-Astronomie“, übernehmen. Damit soll die deutsche Forschung international noch sichtbarer gemacht werden.
Das ECAP ist nicht nur an laufenden Experimenten maßgeblich beteiligt, sondern auch an den Planungen für zukünftige Forschungsvorhaben, wie zum Beispiel am KM3NeT-Projekt, das die Nachfolge von ANTARES antreten soll, und dem so genannten CTA-Projekt, bei dem neue Instrumente zur Messung von Gammastrahlen entwickelt werden. Außerdem ist unter Federführung des ECAP der Aufbau einer gemeinsamen Graduiertenschule geplant, um den wissenschaftlichen Nachwuchs gezielt an das komplexe, interdisziplinäre Forschungsfeld heranzuführen.
Die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), gegründet 1743, ist mit mehr als 33.000 Studierenden, rund 630 Professorinnen und Professoren sowie 2000 wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte Universität in Nordbayern. Schwerpunkte in Forschung und Lehre liegen an den Schnittstellen von Naturwissenschaften, Technik und Medizin in engem Dialog mit Jura und Theologie sowie den Geistes-, Sozial- und Wirtschaftswissenschaften. Seit Mai 2008 trägt die Universität das Siegel „familiengerechte Hochschule“.
Mehr Informationen:
Prof. Dr. Gisela Anton
Tel.: 09131/85-27151
gisela.anton@physik.uni-erlangen.de
Dieses Teleskop in Namibia setzen Forscher im Rahmen des H.E.S.S.-Projekts ein. Auch Astrophysiker d ...
Foto: privat
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