Woher kommen die höchstenergetischen Atomkerne im Universum?
Das Pierre-Auger-Projekt zur Untersuchung des Ursprungs der höchstenergetischen Atomkerne im Universum war das Thema der internationalen Vereinbarungen, die in diesem Monat in Mendoza, Argentinien, unterzeichnet wurden. An dem Projekt, das von der UNESCO finanziert wird und nach dem französischen Physiker benannt ist, der zuerst den ständigen Beschuß der Erde durch Atomkerne aus dem Universum beschrieben hat, sind etwa 19 Nationen mit 53 Forschungsinstitutionen beteiligt. Die Energie dieser Teilchen reicht von sehr kleinen Werten bis zu Energien, die einhundert Millionen Mal größer sind als die in unseren Teilchenbeschleunigern (zum Beispiel CERN in Geneva oder DESY in Hamburg). Solche Teilchen dürften die Erde wohl nicht erreichen, da sie durch niedrigenergetische Teilchen im Universum stark verlangsamt werden. Nach Ansicht von Astronomen sind in dieser "Bremsstrecke" (schwarze Löcher, Quasare) keine Objekte bekannt, die solch hochenergetische Atomkerne erzeugen können. Daher stellen sich moderne Astrophysiker folgende Hauptfragen: "Warum sind diese Teilchen auf der Erde meßbar?" und "Wo werden diese Teilchen erzeugt?" Das Grundkonzept, auf dem das Pierre-Auger-Projekt beruht, wurde Anfang der 90er Jahre durch den amerikanischen Nobelpreisträger James Cronin entwickelt, und ist seitdem ausführlich von Wissenschaftlern und Entscheidungsträgern diskutiert worden. Nach langer Suche haben die Wissenschaftler die dünnbesiedelte argentinische Pampas als einen geeigneten Standort identifiziert. Das Projekt wird durch die argentinische Regierung unterstützt, die langfristig Investitionen und weltweite wissenschaftliche Kooperation beisteuert. Hier wird das Pierre-Auger-Projekt seinen Anfang nehmen. In einem Gesamtgebiet von 3.200 km² werden innerhalb von drei Jahren etwa 9.000 Schauer mit Energien von mehr als 10(Stärke 19)eV und bis zu 100 Schauer mit Energien von mehr als 10(Stärke 20)eV erwartet. Aufgrund der Dimensionen des Projekts sahen sich die Forscher gezwungen, kostengünstige und zuverlässige Detektoren zu verwenden. Innerhalb eines Gitternetzes, das sich über 1,5 Kilometer in der Pampas in der Nähe von Mendoza, Argentinien, erstreckt, werden etwa 1.600 Wassertanks mit einem Durchmesser von 3,4m und einer Höhe von 1,2m aufgestellt. Jeder dieser Tanks wird mit drei Photovervielfachern zur Messung der sogenannten Tscherenkow-Strahlung bestückt, die bei den Vorfällen durch die Teilchenschauer erzeugt wird. Die Schauer bestehen aus insgesamt 10 Milliarden Teilchen und werden in etwa zehn Tanks gleichzeitig Signale erzeugen. Sogenannte Fluoreszenz-Detektoren werden an drei Stellen am Rand und an einer Stelle im Zentrum des Detektorenfelds installiert, um die Atmosphäre über dem Messgebiet und die "Leuchtspur" der Teilchenschauer zu beobachten. Die kombinierten Daten werden es den Forschern ermöglichen, die Richtung, Energie und Masse der Primärteilchen mit guter Genauigkeit zu bestimmen. Die Forschung umfaßt internationale Kooperation zwischen Argentinien, Brasilien, Frankreich, Großbritannien, Mexiko und den USA, die den Schauer-Detektor betreiben, und Deutschland und Italien, die in der Hauptsache die Fluoreszenz-Detektoren beisteuern werden.