Jörg R. Hörandel Homepage Joerg R. Hoerandel

Institut für Experimentelle Kernphysik
Priv. Doz. Dr. J.R. Hörandel
Dr. M. Roth

Einführung in die Astroteilchenphysik

WS 2005/2006

Die Vorlesung richtet sich an Studenten im Hauptstudium. Es wird eine Einfürung in aktuelle Themen der Astroteilchenphysik gegeben. Begleitend zur Vorlesung werden Übungen angeboten.

Termine:
Vorlesung: Donnerstags 8:00 - 9:30, kleiner Hörsaal B
Übungen: Dienstags 14:00 - 15:30, Seminar-Raum 6/1
Die Übungen finden 14-tägig im Wechsel mit den Übungen zur Kosmologie statt.

Am 10. und 17. November findet keine Vorlesung statt. Beide Termine werden nachgeholt am 25. November und 2. Dezember, jeweils Freitags, 14:00 bis 15:30 im kl. Hörsaal B.

Die Vorlesung kann mit der Vorlesung Einführung in die Kosmologie mit den jeweiligen Übungen zum Fach Astroteilchenphysik und Kosmologie kombiniert werden. In diesem kann als Wahlpflichtfach für das Hauptdiplom eine Prüfung abgelegt werden.

Ergänzend wird das Hauptseminar Astroteilchenphysik und kosmische Strahlung angeboten.

Am 13. Februar 2005 wird eine Besichtigung von Labors des Institutes für Experimentelle Kernphysik und des Instituts für Kernphysik am Forschungszentrum Karlsruhe angeboten.
Interessenten mögen sich bitte im Sekretariat des IEKP (9. Stock Physikhochhaus) bei Frau Weißmann in eine Liste eintragen.
Treffpunkt: 13.2.2006 um 13:50 vor dem Gerthsen Hörsaal
Fahrt mit dem Bus zum Forschungszentrum Karlsruhe
Besichtigung von Labors der Experimente:
AMS (Weltraumexperiment)
CMS (Experiment am LHC, Genf)
KASCADE (Luftschauerexperiment)
Pierre Auger (Luftschauerexperiment)
KATRIN (Neutrinomasse)

Themen:

1Einführung und thematische Übersicht
2Entdeckung der kosmischen Strahlung (KS)
2.1Freiballon Experimente
2.2Entdeckung neuer Teilchen
2.3Beobachtung von Luftschauern
3Nachweis und grundlegende Eigenschaften der KS bis zu einigen TeV
3.1Nachweis von Teilchen und Gammastrahlung mit Ballon und Satellitenexperimenten
3.2Energiespektrum am oberen Rand der Atmosphäre
3.3Element- und Isotopenzusammensetzung
4Propagation im interstellaren Medium
4.1Diffusions- und Leaky Box Modell
4.2Durchlaufene Materiedicke
4.3Radioaktive Isotope und "Alter" der KS
4.4Antiteilchen in der KS
5Quellen und Beschleunigung der KS
5.1Energetik
5.2Fermi-Mechanismus und Schockbeschleunigung
5.3Galaktische Quellen: Supernovae, Pulsare, ...
5.4Extragalaktische Quellen: Aktive Galaxien Kerne (AGN)
6Nachweis und Grundlegende Eigenschaften der KS bei Energien oberhalb 10 TeV
6.1Entstehung und Eigenschaften von Luftschauern
6.2Nachweismethoden: Teilchen, Cherenkovlicht, Fluoreszenslicht
6.3Das "Knie" der KS
6.4Die höchstenergetischen Teilchen
7Hochenergetische Gammastrahlung
7.1Entstehung und Wechselwirkungsmechanismen
7.2Nachweis: Satellitenexperimente und atmosphärische Cherenkov-Teleskope
7.3Diffuse Gamma-Strahlung
7.4Punktquellen: Supernovae und AGN-Beobachtungen
8Neutrino-Astronomie
8.1Atmosphärische Neutrinos
8.2Galaktische und extragalaktische Punktquellen
8.3Nachweis
9Zusammenfassung

Übungsblätter:

  1. Übungsblatt, Besprechung am 08.11.05
  2. Übungsblatt, Besprechung am 06.12.05
  3. Übungsblatt, Besprechung am 20.12.05
  4. Übungsblatt, Besprechung am 17.01.06
  5. Übungsblatt, Besprechung am 31.01.06
  6. Übungsblatt, Besprechung am 14.02.06

Literatur:

H.V. Klapdor-Kleingrothaus, K. Zuber Teilchenastrophysik Teubner Studienbücher EUR 39.90
T. Stanev High Energy Cosmic Rays Springer Verlag EUR 89,95
T.K. Gaisser Cosmic Rays and Particle Physics Cambridge University Press ca. USD 30.-
M.S. Longair High Energy Astrophysics (Volume 1+2) Cambridge University Press ca. USD 40.- je Band
V.S. Berezinsky Astrophysics of Cosmic Rays Elsevier Science, North-Holland ca. USD 240.-

Jörg R. Hörandel