|
Suche nach magnetischen Monopolen
Redaktion
/ Pressemitteilung der Bergischen Universität Wuppertal
astronews.com
22. März 2016
Wissenschaftler suchen seit Jahrzehnten nach sogenannten
magnetischen Monopolen, deren Existenz aus einigen theoretischen Modellen folgt.
Die Monopole müssten unmittelbar nach dem Urknall entstanden und bis heute
nachweisbar sein. Astroteilchenphysiker nutzen den weltgrößten Teilchendetektor
IceCube, um nach den Partikeln zu fahnden.
Die IceCube-Zentrale an der
Scott-Amundsen-Station am Südpol.
Bild: Felipe Pedreros,
IceCube/NSF [Großansicht] |
Schon seit mehr als 80 Jahren sind Forscher auf der Suche nach sogenannten
magnetischen Monopolen. Die Wuppertaler Astroteilchenphysiker um Prof. Dr. Klaus
Helbing beteiligen sich daran, indem sie nach deren Signalen im weltgrößten
Teilchendetektor IceCube suchen. Mit neuen Methoden ist es ihnen jetzt
gelungen, den möglichen Bereich für diese Suche erheblich zu erweitern.
Der IceCube-Detektor in der Antarktis weist Neutrinos von fernen
Galaxien, Supernovae und Schwarzen Löchern nach. Die Wuppertaler
Astroteilchengruppe sucht mithilfe dieses Detektors aber auch nach
Elementarteilchen, die bisher noch nie gesehen wurden, etwa nach
supersymmetrischen Partnerteilchen oder eben magnetische Monopolen. "Normale
Magneten bestehen immer aus zwei Polen, einem Süd- und einem Nordpol. Wenn man
einen Magneten teilt, werden nicht die beiden Pole getrennt, sondern es
entstehen zwei Magnete mit je einem Süd- und einem Nordpol", erklärt Helbing.
Dennoch sagen die sogenannten "Großen vereinheitlichten Theorien", oft einfach
auch als Weltformel beschrieben, die Existenz von isolierten magnetischen
Polen voraus, die kurz nach dem Urknall bei unvorstellbar hohen Energien
entstanden sein müssen. Diese haben eine extrem hohe Masse für ein
Elementarteilchen, fast das Gewicht eines Bakteriums.
"Noch heute müssten diese Monopole durch das Weltall fliegen und mit Glück den
IceCube-Detektor am Südpol durchmessen. Wenn sie das tun, bringen sie
das Eis je nach Geschwindigkeit unterschiedlich stark zum Leuchten", erläutert
Dr. Anna Pollmann, Mitarbeiterin von Helbing und Leiterin der Analyse.
Die Wuppertaler Physiker haben nach zwei verschiedenen Signalen, also zwei
verschiedenen Geschwindigkeiten, von Monopolen in IceCube gesucht.
Obwohl sie in beiden Bereichen keine Monopole entdeckt haben, konnten sie die
weltbesten Ausschlussgrenzen auf die Häufigkeit von magnetischen Monopolen
setzen. Das bedeutet, dass die Forscher nun wissen, wo sie weiter suchen müssen,
um vielleicht doch noch auf Monopole zu stoßen.
Der IceCube-Detektor besteht aus über 5000 hoch empfindlichen
Lichtsensoren, die über ein Volumen von einem Kubikkilometer verteilt sind. Im
Laufe eines Jahres werden um die 100 Terabyte an aufgezeichneten Daten vom
Detektor per Satellit an die Forschungsinstitute von IceCube gesendet.
Um in diesem "Heuhaufen" von Daten einzelne interessante Signale zu finden,
müssen besondere Computeralgorithmen verwendet werden, die unter dem Begriff "BigData"
nun auch außerhalb der Physik von einer breiteren Öffentlichkeit diskutiert
werden.
Das internationale IceCube-Team besteht aus mehr als 300
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus zwölf Ländern. Aus Deutschland
sind neben DESY acht Hochschulen beteiligt: die Technischen Universitäten
Dortmund und München, die RWTH Aachen und die Humboldt- Universität zu Berlin
sowie die Universitäten Bochum, Bonn, Mainz und Wuppertal.
Die Bergische Universität Wuppertal ist schon seit 1998 an dem Projekt und
seinem Vorgänger AMANDA beteiligt. Wuppertal hat maßgeblich zur Elektronik von
IceCube beigetragen und hat mit etlichen Mitarbeitern am Südpol am
Aufbau des Experiments mitgewirkt.
Über ihre Untersuchungen berichten die Wissenschaftler jetzt in der
Zeitschrift The European Physical Journal C .
|
