Hightechforschung in der Pampa

Siegen/Argentinien.Astro-Teilchenphysiker lieben reine Luft. Darum lieben sie auch die argentinische Pampa. Dort ist die Atmosphäre besonders klar und die Nächte sind sehr dunkel: Ideale Voraussetzungen für die Messung kosmischer Strahlung am Pierre Auger-Observatorium nahe der Kleinstadt Malargüe. Wissenschaftler der Uni Siegen sind an dem internationalen Großprojekt beteiligt.

Kosmische Strahlung unter der Erde erfassen

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat für einen Zeitraum von weiteren drei Jahren 716 000 Euro Fördermittel bewilligt. „Wenn Sie Daten wollen, müssen Sie einen Hardware-Beitrag liefern“, erklärt Prof. Peter Buchholz, Lehrstuhl für Experimentelle Astroteilchen- und Teilchenphysik an der Uni Siegen, die Bedingungen für den Zugang zum Observatorium. Die Siegener liefern Ausleseelektronik für unterirdische Szintillatoren – neun Meter lange Messvorrichtungen, die Myonen erfassen können.

In der Pampa sind auf einer Fläche von 3000 Quadratkilometern 1600 so genannte Wasser-Cherenkov-Tanks installiert. Diese enthalten Messtechnik, um kosmische Strahlung zu erforschen. Trifft ein hochenergetisches Teilchen aus dem Weltall auf die Erdatmosphäre, produziert es auf dem Weg zur Oberfläche unzählige kleinere Teilchen, einen Teilchenschauer. Mit Hilfe der Tanks lassen sich diese registrieren. Die Einzelergebnisse erlauben Rückschlüsse auf das ursprüngliche Teilchen. „Wir können so Teilchen beobachten, die zehn Millionen Mal energetischer sind als die, die wir auf der Erde in Teilchenbeschleunigern erzeugen können“, sagt der Siegener Experimental-Physiker Prof. Markus Risse. „Wir wollen wissen: Wie bekommt die Natur das hin?“

Teilchen mit extrem hoher Energie sind extrem selten. Pro Jahr messe das Observatorium etwa eines, so Risse. Drei Fragen machen diese Ereignisse so spannend, wie Buchholz erläutert: Was ist die Quelle? Wie ist der Beschleunigungsmechanismus? Und: Was für Teilchen sind das überhaupt?

80 der Wasser-Cherenkov-Tanks sollen mit je drei Szintillatoren, vergraben in 2,25 Metern Tiefe, ausgestattet werden, um spezielle Teilchen der Schauer messen zu können. Die Szintillatoren werden in Argentinien montiert. Die Uni Siegen wird 300 Messsysteme dafür liefern. Jedes ist mit zwölf Platinen bestückt. Diese werden industriell gefertigt – doch in den Physiklaboren aufwendig getestet und zusammengebaut. „In diese Tests geht die Zeit rein“, so Buchholz. „Bald werden wir Doppelschichten fahren müssen.“

Florian Adam