Freiburg 1999 – wissenschaftliches Programm

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HK: Physik der Hadronen und Kerne

HK 51: Kern- und Teilchen- Astrophysik IV

HK 51.1: Gruppenbericht

Donnerstag, 25. März 1999, 14:00–14:30, C

Energiespektrum und Massenzusammensetzung der kosmischen Strahlung - Erste Resultate des KASCADE Experiments — •H. Rebel — Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Kernphysik, Karlsruhe

Die Ursache einer auffälligen Änderung des Potenzgesetzes, das den Verlauf des Energiespektrums der primären kosmischen Strahlung beschreibt, das sogenannte Knie bei ca. 3·10¹⁵ eV, ist ein ungelöstes Problem, das sowohl astrophysikalische wie teilchenphysikalische Hintergründe haben kann. Die verschiedenen Erklärungs-Szenarien sagen neben dem spektralen Verlauf auch die Massenzusammensetzung der Primärstrahlung und deren Veränderungen mit der Energie voraus. Das Hauptziel des Luftschauer (EAS)-Experimentes KASCADE, das im Forschungszentrum Karlsruhe mit einer ausgedehnten Detektor-Anlage zur Messung der Elektron-Photon-, Myon- und Hadron-EAS Komponenten in Betrieb ist, ist die Bestimmung des Flußspektrums und der chemischen Zusammensetzung der primären kosmischen Strahlung im Energiebereich um und oberhalb des ”Knies” (10¹⁴ eV < E_prim < 10¹⁷ eV) über Beobachtungen der Luftschauer, die von den Primärteilchen in der Atmosphäre ausgelöst werden. Ein wichtiger Vorteil der Detektor-Installation und des experimentellen Konzeptes von KASCADE liegt in der Möglichkeit, eine große Anzahl von EAS-Observablen gleichzeitig für jedes Luftschauerereignis zu messen, dank einer Kombination von verschiedenen Detektor-Techniken, ergänzt mit detaillierten Studien der Detektor-Eigenschaften und Simulationen der Luftschauerentwicklung. Multiparameter-Analysen der EAS-Observablen reduzieren den Einfluß der intrinsischen Fluktuationen, die neben der Abhängigkeit der ”Vergleichsmuster”, d.h. der Eigenschaften der mit Monte-Carlo-Methoden simulierten EAS von dem hadronischen Wechselwirkungsmodell (CORSIKA-Code) die Hauptschwierigkeiten der Interpretation darstellen. Es wird das generelle Konzept des KASCADE-Experimentes dargestellt, verschiedene EAS-Observable und deren Sensitivität auf die Masse der Primärteilchen erläutert und über erste Messungen und deren Analysen hinsichlich des primären Energiespektrums und der Massenzusammensetzung berichtet.