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Frank Schroeder
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Dr. Frank Schröder

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Institut für Kernphysik (IKP)

Campus Nord

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Tunka-Rex

Radiomessungen kosmischer Strahlung in der Nähe des Baikalsees

Tunka-Rex (Tunka-Radio extension) ist die Radioerweiterung des Tunka-Experiments in Sibirien in der Nähe von Irkutsk am Baikalsee. Der Hauptdetektor von Tunka besteht aus einem 1 km² großen Messfeld aus 133 Photomultipliern. Diese messen in dunklen und klaren Nächten das Cherenkovlicht von Luftschauern – Kaskaden aus relativistischen Sekundärteilchen, die beim Zusammenstoß extrem hochenergetischer Primärteilchen der kosmischen Strahlung mit der Erdatmosphäre entstehen. Mit Hilfe der Cherenkovlicht-Messungen lässt sich die Zusammensetzung der kosmischen Strahlung untersuchen, die wichtige Hinweise auf die noch unbekannten Quellen dieser extrem hochenergetischen Teilchen liefern wird. Das Tunka-Experiment untersucht dabei insbesondere den Energiebereich bis 1018 eV, in dem der Übergang von galaktischer zu extragalaktischer kosmischer Strahlung vermutet wird. Die Cherenkovlichtmessungen sind allerdings auf eine effektive Beobachtungszeit von nur etwa 5% limitiert – im Gegensatz zu Radiomessungen die grundsätzlich rund um die Uhr und unter fast allen atmosphärischen Bedingungen vorgenommen werden können.

Das KIT organisierte daher den Aufbau eines Radioantennenfeldes am Tunka-Experiment, gestartet über die Helmholtz-Russia Joint Research Group (HRJRG-303). Die Analyse der Tunka-Rex-Daten wird nun im Rahmen eines DFG-Projekts fortgeführt. Hauptziel ist der Nachweis, dass mit Radiomessungen die Zusammensetzung der kosmischen Strahlung tatsächlich mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden kann. Die prinzipielle Machbarkeit wurde bereits mit dem LOPES-Experiment am KIT gezeigt, der hohe Radiountergrund in städtischen Gebieten wie Karlsruhe begrenzte allerdings die Messgenauigkeit. Tunka bietet nun einerseits den Vorteil eines geringen Untergrundes und andererseits die einzigartige Möglichkeit, die Radio-Messgenauigkeit durch eine Kreuzkalibration mit den Cherenkovlicht-Messungen direkt zu überprüfen. Tunka-Rex hat daher die Perspektive, die effektive Beobachtungszeit von Tunka mittelfristig gerade bei den interessanten hohen Energien deutlich zu erhöhen. Die Tunka-Rex-Nachwuchsgruppe am IKP wird von Dr. Frank G. Schröder geleitet.