|
Neutrino-Flugbahnen in Echtzeit detektieren
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Ruhr-Universität Bochum
astronews.com
2. September 2025
Mit dem Neutrino-Detektor IceCube am Südpol sucht
ein internationales Forschungsteam seit 2009 nach dem Ursprung der kosmischen
Strahlung. Neue, in Bochum entwickelte Algorithmen könnten jetzt die Chance auf
Entdeckungen erhöhen, ermöglichen sie doch die Bestimmung von Energie und
Richtung der gemessenen Teilchen in Echtzeit.
Das IceCube-Labor befindet sich in der Nähe
der Amundsen-Scott South Pole Station in der Antarktis. Hier
befinden sich zum Beispiel die Computer, die die Daten
aufzeichnen.
Foto: Felipe Pedreros, IceCube/NSF [Großansicht] |
Die kosmische Strahlung prasselt unaufhörlich auf die Erde ein, in Form von
verschiedenen Teilchen wie Elektronen, Protonen oder Neutrinos. Wo sie herkommt,
ist ungewiss. Neutrinos können Raum und Materie über riesige Distanzen
durchdringen, ohne zu wechselwirken. Das macht sie zu den idealen Kandidaten, um
nach den Quellen der kosmischen Strahlung zu suchen, weil sie auf mehr oder
weniger direktem Weg von ihrem Ursprung aus zur Erde fliegen. Dort können sie
vom IceCube-Detektor aufgespürt werden.
Der neue Algorithmus für die Analyse der Neutrino-Flugbahn der Bochumer
Gruppe um Prof. Dr. Anna Franckowiak funktioniert präzise und schnell: "Wir
brauchen 30 Sekunden, um die Energie und Richtung eines Neutrinos zu berechnen,
und verbreiten die Information umgehend weltweit", erklärt die Leiterin der
Arbeitsgruppe für Multi-Wellenlängen- und Multi-Messenger-Astronomie, die auch
Mitglied des in Bochum koordinierten Sonderforschungsbereichs "Cosmic
Interacting Matter" ist. Mit einem langsameren Algorithmus verfeinert
Franckowiaks Team anschließend das erste schnelle Ergebnis und gibt ein Update
zur ursprünglichen Neutrino-Meldung heraus. Vier- bis fünfmal präziser klappt
die Richtungsbestimmung mittlerweile im Vergleich zu früheren Verfahren.
Anhand der Daten durchforsten Teleskope auf der ganzen Welt dann die
Himmelsregion, aus der das Neutrino kam, nach einem besonders energiereichen
Objekt, das der Absender des Teilchens gewesen sein könnte. "Es ist möglich,
dass diese Himmelsobjekte nur kurz aufleuchten, daher ist es so wichtig, dass
unser System in Echtzeit funktioniert", erklärt Franckowiak. Ist eine
potenzielle Quelle für das Neutrino gefunden, geht die Rechnerei wieder los.
"Dann ermitteln wir, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass wir – wenn wir in
diese Richtung des Himmels schauen – zufällig ein solches Himmelsobjekt
aufleuchten sehen, das nichts mit dem Neutrino zu tun hat", so Franckowiak.
Zwischenzeitlich hatten die Forschenden sogenannte Gezeitenkatastrophen als
Neutrino-Quellen in Betracht gezogen. "Sie entstehen, wenn ein Stern zu nah an
ein inaktives Schwarzes Loch gerät, das zwar gerade keine Materie schluckt, den
Stern aber mit seiner großen Gravitation in die Länge zieht und zerreißt",
erklärt die Physikerin. Drei Neutrino-Ereignisse hatte IceCube im Lauf
der Jahre entdeckt, die potenziell mit Gezeitenkatastrophen in Zusammenhang
gebracht wurden. Aber: "Nachdem wir unseren Algorithmus für die
Richtungsrekonstruktion verbessert hatten, haben wir die Ereignisse noch einmal
analysiert – und die Flugbahn der Neutrinos passt nicht zu den Positionen, an
denen die Gezeitenkatastrophen stattgefunden haben", resümiert Franckowiak.
|
