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Autor: Günther Glatzel / 29. Juli 2010, 12:08 Uhr

IceCube misst Irregularität in kosmischer Strahlung

Der Neutrino-Detektor IceCube, der tief im antarktischen Eis installiert wird, hat Daten über eine Richtungsabhängigkeit der Intensität der kosmischen Strahlung über der Südhalbkugel der Erde geliefert.

Quelle: SpaceRef
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J. Argyriades über Wikipedia (gemeinfrei)

Sensorreihen im wassergefüllten Neutrino-Detektor Super-Kamiokande in Japen
(Bild: J. Argyriades über Wikipedia)
Die Irregularität besteht darin, dass die kosmische Strahlung aus bestimmten Richtungen stärker ist als aus anderen. Eine ähnliche Zweiteilung des Himmels bzgl. hochenergetischer Partikel (vorwiegend Protonen und Elektronen) aus den Tiefen des Weltalls hatte man vor Jahren mit anderen Detektoren bereits über der Nordhalbkugel der Erde festgestellt. Eine Erklärung für dieses Phänomen steht noch aus.

IceCube ist ein im Aufbau befindlicher Neutrinodetektor, der im Endausbau aus 86 Reihen mit 5.160 lichtempfindlichen Sensoren bestehen soll. Mit ihnen kann man seltene Wechselwirkungen zwischen den geisterhaften Neutrinos und den Atomen des Eises feststellen. Insgesamt erfassen die Detektoren Ereignisse aus etwa einem Kubikkilometer Rauminhalt.

Neutrinos entstehen bei Kernumwandlungsprozessen, beispielsweise im Inneren von Sternen, insbesondere aber bei energetischen Großereignissen wie Supernovae. Obwohl jeder Quadratmeter der Erde ständig von unzähligen Neutrinos bombardiert wird, kommt es nur selten zu Wechselwirkungen mit anderen Teilchen, die Neutrinos fliegen fast immer einfach durch uns und die Erde hindurch. Deswegen muss ein großes Volumen eines durchsichtigen Mediums (Wasser oder Eis) überwacht werden, um wenigstens einige der charakteristischen Lichtblitze aufzeichnen zu können, die bei den seltenen Kollisionen entstehen. Die optischen Sensoren und Verstärker von IceCube wurden und werden an Kabeln hängend in das Eis der Antarktis eingeschmolzen. Die meisten anderen energiereichen Teilchen, die aus dem All zu uns gelangen oder auf der Erde erzeugt werden, gelangen gar nicht bis in diese Tiefen unterhalb von 1.450 Metern. Bisher sind 79 der geplanten 86 Reihen installiert. Danach konzentrieren sich die Messungen auf Neutrinos, die über die Nordhalbkugel der Erde zum Detektor gelangen, also einen Großteil unseres Planeten ungehindert durchquert haben.

Die durch die kosmische Strahlung verursachten Daten stammen allerdings von der Südhemisphäre und werden von den Neutrinodetektoren eigentlich nur als Nebenprodukt erfasst. Für die Neutrinountersuchungen sind sie sogar störend und werden herausgerechnet. Rasha Abbasi und Paolo Desiati von der Universität Wisconsin-Madison (USA) haben aber gerade diese Daten ausgewertet und in ihnen eine Richtungsabhängigkeit der Intensität der kosmischen Strahlung gefunden.

Über die Ursache kann bisher nur spekuliert werden. Zum einen könnte diese Unregelmäßigkeit durch einen oder mehrere, astronomisch gesehen in der Nähe gelegene Supernova-Überreste verursacht werden. Eine Beeinflussung der kosmischen Strahlung wäre aber auch durch interstellare Magnetfelder denkbar, über die wir bisher nur wenig wissen.

Falls sich letzteres bestätigt, könnte man aus erweiterten Daten viel über die Struktur der durch sich zwischen den Sternen bewegenden Gas- und Staubwolken verursachten, interstellaren Magnetfelder lernen. Die bisherigen Feststellungen beruhen auf Daten mit nur 22 Detektorreihen aus den Jahren 2007 und 2008. Die Wissenschftler wollen nun Daten des letzten Jahres bei Verwendung von bis zu 59 Detektorreihen auswerten.

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