Neue Förderung für Forschung am Pierre-Auger-Observatorium

Woher kommen die energiereichsten Teilchen im Universum? Dieser Frage gehen Wissenschaftler*innen der Universität Siegen gemeinsam mit Forschungsteams aus aller Welt am Pierre-Auger-Observatorium in Argentinien nach. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) setzt die Förderung der Siegener Beteiligung an dem internationalen Großexperiment fort: Für die kommenden drei Jahre erhält die Universität Siegen rund 530.000 Euro.

„Wir freuen uns sehr über diese Förderung. Sie ist eine wichtige Bestätigung unserer bisherigen Arbeit und ermöglicht es uns, unsere Expertise in Detektor-Elektronik, Echtzeit-Datenverarbeitung und Datenanalyse weiter in das weltweit führende Experiment zur Erforschung ultrahochenergetischer kosmischer Strahlung einzubringen“, sagt Prof. Dr. Markus Cristinziani vom Department Physik der Universität Siegen.

Am Pierre-Auger-Observatorium in der argentinischen Pampa erforschen Wissenschaftler*innen aus mehr als einem Dutzend Ländern die sogenannte kosmische Strahlung. Dabei handelt es sich um extrem energiereiche Teilchen aus dem Weltall, die auf die Erdatmosphäre treffen und dort große Teilchenschauer auslösen. Das Pierre-Auger-Observatorium ist die weltweit größte Anlage zur Messung dieser Luftschauer.

Die Universität Siegen ist seit vielen Jahren an dem internationalen Gemeinschaftsprojekt beteiligt.

In der neuen Förderperiode konzentrieren sich die Siegener Arbeiten vor allem auf zwei Forschungsschwerpunkte:

Zum einen entwickelt das Team einen KI-basierten Trigger für die Radio-Messung von Luftschauern. Die Radioantennen des Observatoriums registrieren Signale von sehr kurzer Dauer, die in den Teilchenschauern entstehen. Diese müssen in einer Umgebung mit zahlreichen Störsignalen schnell und zuverlässig erkannt werden. „Unsere Aufgabe ist es, Methoden der Künstlichen Intelligenz so weit zu optimieren, dass sie direkt in schneller Elektronik eingesetzt werden können“, erklärt Prof. Cristinziani. Ziel sei ein intelligenter Trigger, der relevante Ereignisse in Echtzeit erkennt und damit die Messmöglichkeiten des Observatoriums weiter verbessert.

Ein zweiter Schwerpunkt liegt auf der Analyse der Messdaten. Die Siegener Wissenschaftler*innen suchen nach ultrahochenergetischen Photonen – Lichtteilchen mit sehr hoher Energie. Sie könnten wichtige Hinweise darauf liefern, welche kosmischen Prozesse die energiereichsten Teilchen des Universums erzeugen. „Gerade im Zusammenspiel mit anderen Boten aus dem Universum, etwa Neutrinos oder Gravitationswellen, können solche Photonen besonders aufschlussreich sein“, sagt Prof. Dr. Markus Risse.

Die Siegener Arbeitsgruppe entwickelt deshalb unter anderem verbesserte Suchmethoden, um diffuse Signale, mögliche Punktquellen am Himmel sowie Begleitphotonen zu kurzzeitigen kosmischen Ereignissen noch zuverlässiger nachzuweisen.

Die Förderung ermöglicht es der Universität Siegen, ihre langjährige Expertise sowohl in der Weiterentwicklung der Messtechnik als auch in der physikalischen Auswertung der Daten weiter auszubauen. Damit leisten die Siegener Physiker*innen einen wichtigen Beitrag zur internationalen Forschung auf dem Gebiet der Astroteilchenphysik.