IEKP-KA/2013-8 - Institut fÃ¼r Experimentelle Kernphysik - KIT

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8 2. Physikalischer Hintergrund Abbildung 2.3.: Skizze des HEAT Detektors (rechts), ausgerüstet mit Flugzeitmessung (TOF), Übergangsstrahlungsdetektor (TRD), Driftkammern (DTH) innerhalb eines Magneten und einem elektromagnetischen Kalorimeter (EC) und ein Foto des Detektors am Ballon in der Atmosphäre (links) [6]. Abbildung 2.4.: Übersicht der Detektorverteilung mit eingezeichneten Sichtlinien der Fluoreszenz-Teleskope beim Pierre-Auger-Observatorium (links) und Rekonstruktion eines Ereignisses mit Bodenstationen und Fluoreszenz- Teleskopen (rechts) [7]. 8
2.3. Dunkle Materie 9 Eisen zu ermöglichen. Die entweichende Materie besteht dabei aus Protonen, sowie Atomkernen und Elektronen. Sie bildet mit diesen geladenen Teilchen eine Front aus diffusen Magnetfeldern. Innerhalb der Schockfronten findet für die geladenen Teilchen immer wieder ein Energieübertrag, ähnlich eines inelastischen Stoßes an der Schockfront, statt. Dabei wird mit jedem Stoß die Energie der Teilchen um den Faktor ρ erhöht, so dass die Energie nach einem Stoß E 1 = E 0 (1 + ρ) ist. Nach n Stößen besitzen Teilchen damit die Energie E n = E 0 (1 + ρ) n . (2.1) Man spricht von Fermi Beschleunigung erster Art [9]. Um die Menge an Teilchen in der Schockfront abzuschätzen, wird ihnen eine energieunabhängige Entweichwahrscheinlichkeit p esc zugeordnet, mit der sie eine Schockfront verlassen. Die Teilchenzahl nach n Stößen ist dann N n = N 0 (1 − p esc ) n . (2.2) Betrachtet man nun die Entwicklung der Teilchenzahl ln(N n /N 0 ) = n · ln(1 − p esc ) mit dem Energiezuwachs ln(E n /E 0 ) = n · ln(ρ) erhält man aus deren Verhältnis die Anzahl der Teilchen nach n Zyklen N n = N 0 ( En E 0 ) p , (2.3) mit p = ln(1−pesc) ln(1+ρ) . Damit lässt sich aus ∫ ∞ der Verlauf des Energiespektrums E dN dE dE = N n (2.4) dN dE ∼ ( E E 0 ) −(p+1) (2.5) abschätzen. Dies ist das in 2.1 angesprochene Potenzgesetz für den Fluss der kosmischen Strahlung. Das Prinzip der Beschleunigung kosmischer Teilchen an Schockfronten ist in Abbildung 2.5 nochmals verdeutlicht. Abbildung 2.5.: Beschleunigung kosmischer Teilchen an einer Schockfront. 2.3. Dunkle Materie Schon zu Begin des 20. Jahrhunderts deuteten astronomische Messungen darauf hin, dass die bisher gemessene und wahrgenommene Materie nur einen Bruchteil der Gesamtmaterie 9
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7.1. Reinheit der Separationsmethod
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7.2. Vergleich anhand der ermittelt
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Literaturverzeichnis [1] NASA/WMAP
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Literaturverzeichnis 77 [40] Bishop
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80 Abbildungsverzeichnis 3.7. Schem
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82 Abbildungsverzeichnis 6.6. Energ
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