Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG)

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E-Verhandlungen 1999
Programm und Abstracts der Sitzung T 602

Die geladene Komponente der kosmischen Strahlung - Beobachtungen mit AMS im erdnahen Weltraum

•W. Wallraff, W. Karpinski, K. Lübelsmeyer, F. Raupach, A. Schultz von Dratzig, G. Schwering, R. Siedling, J. Vandenhirtz und M. Weisgerber für die AMS-Kollaboration
I.Physikalisches Institut der RWTH Aachen, Sommerfeldstraße 14, 52074 Aachen

Das Alpha magnetische Spektrometer (AMS) ist das erste hochauflösende Teilchenspektrometer groß er Akzeptanz mit dem die geladene Komponente der Höhenstrahlung auß erhalb der Atmosphäre gemessen wird. AMS hat im Juni 1998 mit der NASA Raumfähre Discovery einen 10 tägigen Testflug absolviert. Mehr als 10⁸ Teilchenspuren wurden aufgezeichnet und rekonstruiert. Es werden erste Resultate (Flüsse und Spektren geladener Teilchen) vorgestellt. Alle Subdetektoren des AMS Spektrometers haben unter Raumfahrtbedingungen entsprechend den Erwartungen funktioniert. Schluß folgerungen für ein Langzeitexperiment im erdnahen Weltraum auf der internationalen Raumstation ISSA werden präsentiert.

Ergebnisse der HEGRA-Arrays zum Energiespektrum und zur Zusammensetzung der geladenen kosmischen Strahlung im Bereich von 3·10¹⁴ e V bis 10¹⁶ e V

•A. Röhring für die HEGRA-Kollaboration
II. Inst. f. Experimentalphysik, Uni. Hamburg, Luruper Chaussee 149, D-22761 Hamburg

Mit den Szintillations- und erenkovlichtdetektoren des HEGRA Experimentes werden ausgedehnte Luftschauer vermessen, die von geladenen kosmischen Primärteilchen erzeugt werden. Die Form des Energiespektrums und die chemische Zusammensetzung dieser Primärteilchen im Bereich um 3 ·10¹⁵ e V ist besonders interessant, da sich hier der spektrale Index des Potenzgesetzes ändert, durch den das Spektrum beschrieben werden kann. Mit Hilfe der auf Beobachtungsniveau gemessenen Größen kann die Energie der Primärteilchen bestimmt werden, sowohl unabhängig von der Masse des Teilchens, als auch unter der Hypothese einer bestimmten Zusammensetzung (nur Protonen, bzw. Eisenkerne). Die Messung der Lateralverteilung der erenkovphotonen erlaubt es, die Höhe des Schauermaximums zu ermitteln, die bei einer gegebenen Energie ein Maß für die Masse des Primärteilchens ist. In diesem Vortrag werden Ergebnisse zum gemessenen Energiespektrum und zum Anteil der leichte Kerne (Protonen und Helium) am Gesamtfluß präsentiert.

Beobachtung Galaktischer Objekte mit dem HEGRA-Stereo-Teleskopsystem

•G. Pühlhofer für die HEGRA-Kollaboration
Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg, Saupfercheckweg 1, D-69117 Heidelberg

Die Suche nach galaktischen Quellen von TeV-g-Strahlung gliedert sich in zwei Verfahren. Zum einen werden aus anderen Spektralbereichen bekannte Objekte mit typischen Beobachtungsdauern von 10-100 Stunden untersucht. Das stereoskopische Teleskopsystem der HEGRA-Kollaboration kann dabei Punktquellen mit » 5% der Flußstärke des Krebsnebels in 25 h detektieren. Der Objektkatalog umfaßt Supernova-Überreste, Pulsare und Mikroquasare. Daneben ermöglicht das ausgedehnte Gesichtsfeld des Teleskopsystems mit einer homogenen Sensitivität auf 2^° Durchmesser erstmals die zumindest partielle Durchmusterung der Galaktischen Ebene. Mit einer praktisch vollständigen Eliminierung des hadronischen Untergrundes beträgt die Empfindlichkeit in einer Stunde 1/2 Krebsnebel-Einheit oder besser. Der Vortrag gibt einen Überblick über neue Ergebnisse aus diesem Beobachtungsprogramm.

AGN-Beobachtungen mit dem HEGRA-IACT-System

•H. Bojahr für die HEGRA-Kollaboration
Bergische Universität Wuppertal

Aktive Galaktische Kerne (AGN) sind als Quellen Kosmischer Gamma-Strahlung bekannt. Obwohl viele AGNs in anderen Wellenlängen- Bereichen, wie dem Radio- oder Röntgenbereich, beobachtet worden sind, konnten nur wenige im TeV-Gamma-Bereich detektiert werden. Verschiedene Modelle für die Erzeugung und Beschleunigung kosmischer Teilchen in AGNs versuchen diese Beobachtungen zu erklären. Zufriedenstellende Voraussagen über Zeitpunkt und Intensität eines Ausbruchs konnten bisher aber nicht gemacht werden. Lösungsansätze bieten die Untersuchungen des Multiwavelength-Verhaltens der AGNs, um relevante Parameter für die Emission hochenergetischen Gamma-Strahlung von AGNs zu bestimmen.
Eine Auswahl von AGN-Objekten wurde mit dem auf der Kanarischen Insel La Palma betriebenen System von Cherenkov-Teleskopen der HEGRA-Kollaboration beobachtet. Präsentiert werden dieses AGN-Sample und seine Auswahlkriterien, sowie erste Ergebnisse aus der Datenanalyse und den Multiwavelength-Betrachtungen dieses Samples.

Der diffuse extragalaktische Hintergrund

•H. Meyer und H. Hohl
Bergische Universität Wuppertal, Fachbereich Physik, Gaußstr. 20, 42097 Wuppertal

Es wird eine Kompilation neuerer Messungen und Berechnungen des diffusen extragalaktischen Hintergrunds (Photonspektrum) vorgestellt. Dabei wurden sämtliche Wellenlängenbereiche zwischen dem Radio-Bereich und dem UHE-Bereich (Ultrahohe Energien) betrachtet (10⁵-10^-27 m bzw. 10^-11-10²¹ eV). Besonderes Augenmerk soll dabei auf den Infrarot-Hintergrund gelenkt werden.
Am besten bekannt ist der Mikrowellenhintergrund (2,74 K). In anderen Wellenlängen-Bereichen ist teilweise noch nicht klar, ob es sich um unaufgelöste einzelne Quellen, Reste von Teilchenzerfällen oder Streustrahlung handelt. Das vorliegende Spektrum ist deshalb von allgemeinem astrophysikalischen und kosmologischen Interesse.

Messung des Energie-Spektrums und der chemischen Zusammensetzung der Kosmischen Strahlung mit dem HEGRA-Detektor-Array

•H. Meyer, B. Wiebel-Sooth und N. Magnussen für die HEGRA-Kollaboration
Bergische Universität Wuppertal

Das von der HEGRA-Kollaboration auf der Kanarischen Insel La Palma betriebene Detektor-Array, bestehend aus Geiger-Türmen, Szintillationszählern und offenen Cherenkov-Zählern, ist eine einzigartige Kombination von verschiedenen Meßtechniken, die es erlaubt die Energie der einfallenden kosmischen Teilchen zu bestimmen und diese in leichte und schwere Kerne zu unterscheiden. Aus den durch simultane Messungen der lateralen Verteilung der Muonen, der Elektronen und des Cherenkov-Lichts erhaltenen Daten, wurde unter Anwendung von regularisierten Entfaltungsmethoden, das absolute Energie-Spektrum und die chemische Zusammensetztung der kosmischen Teilchen bei Energien von 50 TeV bis 15 PeV, sowie der Energiebereich des 'Knies', d.h. das Abknicken des Energie-Spektrums, und die spektralen Indices vor und nach dem Knie bestimmt. Dabei wurde eine starke Abhängigkeit von den Wechselwirkungs-Modellen festgestellt, die den Simulationen zugrundeliegen. Die Ergebnisse dieser Arbeit sowie der Einfluß der verschiedenen Modelle wird hier vorgestellt.

Analyse der Struktur des EAS Zentrums als Informationsquelle der Zusammensetzung der kosmischen Strahlung

•A. Haungs¹, J. Kempa² und H. Rebel¹ für die KASCADE-Kollaboration
¹Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Kernphysik, Karlsruhe
²University of Lodz, Institute of Physics, Lodz, Poland

Dichteverteilungen hochenergetischer Myonen und hochenergetischer Hadronen ausgedehnter Luftschauer werden mit den Vieldraht-Proportionalkammern unter dem Eisenabsorber des KASCADE Zentraldetektors gemessen. Mit Hilfe einer Klassifizierung der Verteilungsmuster nach multifraktalen Momenten werden Informationen über die Masse des Primärteilchens gewonnen. Korreliert mit der Schauergröße und der Zahl der im Schauerzentrum rekonstruierten Myonen führt ein neuronales Netz zu Wahrscheinlichkeitsverteilungen für die Masse der Primärteilchen. Diese Verteilungen sind Ausgangspunkt einer detaillierteren Spezifikation der beobachteten Luftschauer. Eine Erhöhung des Anteils schwerer primärer Kerne oberhalb des Knies im Energiespektrum wird beobachtet.

Das Szintillator- und Triggersystem des AMS Detektors

•G. Schwering, W. Karpinski, K. Lübelsmeyer, R. Siedling und A. Schultz von Dratzig für die AMS-Kollaboration
I. Physik. Inst., RWTH Aachen

Im Juni des Jahres 1998 wurde ein erfolgreicher Testflug des AMS-Detektors mit der Space Shuttle Mission STS-91 durchgeführt. Das Herzstück des Experimentes besteht aus einem sechslagigen Siliziumstreifendetektor, der sich in einem homomgenen Magnetfeld von 0.15 T befindet. Dieser ist von Szintillatoren umschlossen, die als Flugzeit- (oben und unten) und Vetozähler (seitlich) dienen. Die Signale der einzelnen Szintillatoren werden im Level-1 Trigger verwendet, um Ereigniskandidaten, die im sensitiven Volumen des Trackers liegen, zu selektieren.

Während des zehntägigen Flugs mit dem Space Shuttle wurden zwei Drittel der Ereignisse schon im Level-1 Trigger verworfen, weil es sich um aufgeschauerte oder quer einfliegende Teilchen handelte. Insgesamt konnten 100 Millionen Ereignisse aufgezeichnet werden, von denen etwa 80% als Protonen identifiziert werden. Die Zeitauflösung des Flugzeitzählers beträgt für diese Protonen 180 ps.

Der Vortrag stellt die Wirkungsweise des Szintillator- und Trigger-Systems dar und schließt mit ersten Ergebnissen des Testfluges ab.

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Zuletzt geändert am 21.10.1999

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