Projektbeschreibung
Kosmische Strahlung präziser nachweisen
Die „Dark Matter Particle Explorer“-Mission hat eine neue Ära der Astroteilchenphysik eingeläutet. Dabei werden direkte Messungen der Spektren kosmischer Strahlung jenseits von Tera-Elektronenvolt (TeV) möglich. Das EU-finanzierte Projekt PeVSPACE möchte noch weitere grundlegende Verbesserungen in Bezug auf die Präzision der direkten Messung kosmischer Strahlen bei höchster Energie – im TeV- bis PeV-Bereich (Peta-eV) – erreichen. Somit soll das Rätsel um den Ursprung kosmischer Strahlung und ihre Auswirkung auf die Zusammensetzung des Universums gelöst werden. Mithilfe von künstlicher Intelligenz wird das Projektteam Verfahren zur Rekonstruktion und Identifizierung der Bahnen kosmischer Strahlen im TeV-/PeV-Bereich entwickeln und ein Forschungsprogramm ins Leben rufen, um die Genauigkeit von hadronischen Monte-Carlo-Modellen zu erhöhen. Durch die hohe Präzision, die bei der Messung kosmischer Strahlung erreicht werden konnte, werden sich einzigartige Möglichkeiten für neue Entdeckungen eröffnen.
Ziel
The DArk Matter Particle Explorer (DAMPE) mission has recently marked a new epoch in astroparticle physics, extending the direct measurements of cosmic ray spectra beyond a TeV with unprecedented energy resolution. With this project, based on my leadership position in DAMPE and its unique data, I propose to fundamentally improve the precision of direct cosmic ray measurements at the highest energies – in the TeV–PeV range, using for the first time a state-of-the-art artificial intelligence approach. The project will help to solve the century-long problem of cosmic-ray origin at such high energies and its effects on the Universe composition. It will study the cosmic-ray spectrum close to the region of a mysterious decline, so-called “knee”, and shed light on the nature of Dark Matter through the discovery of characteristic fine structures in cosmic-ray and gamma-ray spectra. To achieve this, based on my expertise I propose: i) to develop the TeV–PeV cosmic-ray track reconstruction and identification techniques, using a deep learning or similar artificial intelligence approach; ii) to set up a unique research programme to iteratively improve the precision of hadronic Monte-Carlo models in this rarely explored energy domain, based on the available DAMPE data and data from future experiments. The developed results will be applied to the processing of DAMPE data at the first stage, and will be then extended to the next generation High Energy Cosmic Radiation Detection (HERD) experiment. The research strategy is designed to reduce drastically the dominant uncertainties of the cosmic-ray measurements in space, related to the particle type/direction identification and modeling of hadronic interactions in the detector. As a result of the project, cosmic ray spectra will be directly measured in space in TeV–PeV energy range with qualitatively higher precision, opening up an unprecedented opportunities for new discoveries.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
1211 Geneve
Schweiz