Wuppertaler Physiker und die Antarktis Auf der Jagd nach Urknall-Relikten
Wuppertal · Schon seit mehr als 80 Jahren sind Forscher auf der Suche nach so genannten magnetischen Monopolen. Die Wuppertaler Astroteilchenphysiker um Prof. Dr. Klaus Helbing beteiligen sich daran, indem sie nach deren Signalen im weltgrößten Teilchendetektor IceCube suchen.
Sie konnten mit neuen Methoden den möglichen Bereich für diese Suche erheblich erweitern und haben nun ihre Ergebnisse im Europäischen Fachjournal EPJ-C veröffentlicht.
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, z.B. Supersymmetrische Partnerteilchen oder eben magnetische Monopole. "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 Prof. Helbing.
Dennoch sagen die sogenannten "Großen vereinheitlichten Theorien", auch Weltformel genannt, 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", sagt Dr. Anna Pollmann, Mitarbeiterin von Prof. 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.
Der IceCube Detektor besteht aus über 5000 hoch empfindlichen Licht Sensoren, 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 Stichwort "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.
