Radio Measurements of Cosmic Rays at the South Pole
Die ultrahochenergetische kosmische Strahlung, die in der Erdatmosphäre massive Teilchenkaskaden (ausgedehnt Luftschauer) auslöst, kann am Erdboden mit Hilfe von Detektorfeldern gemessen werden. Unter den verschiedenen Detektoren, die zum Einsatz kommen, haben Radioantennen im letzten Jahrzehnt an B...
| Main Author: | |
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| Other Authors: | , |
| Format: | Doctoral or Postdoctoral Thesis |
| Language: | English |
| Published: |
KIT-Bibliothek, Karlsruhe
2023
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000160782 https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000160782/151090881 https://doi.org/10.5445/IR/1000160782 |
| Summary: | Die ultrahochenergetische kosmische Strahlung, die in der Erdatmosphäre massive Teilchenkaskaden (ausgedehnt Luftschauer) auslöst, kann am Erdboden mit Hilfe von Detektorfeldern gemessen werden. Unter den verschiedenen Detektoren, die zum Einsatz kommen, haben Radioantennen im letzten Jahrzehnt an Bedeutung gewonnen, da sie eine einzigartige Möglichkeit bieten diese Luftschauer zu untersuchen. Die Radioemission, die während der Entwicklung des Luftschauers hauptsächlich durch die Ablenkung der Elektronen und Positronen in der Teilchenkaskade durch das Erdmagnetfeld entsteht, enthält Informationen über die Art der Teilchen, die den Schauer ausgelöst haben. Insbesondere können Radioantennen zusammen mit Fluoreszenzteleskopen die Position des Maximums der Entwicklung des Luftschauers $X_\mathrm{max}$ rekonstruieren. Dieser rekonstruierte Parameter ist abhängig von der Art des primären Atomkerns der kosmischen Strahlung, die den Luftschauer ausgelöst hat. Die Kenntnis des Typs der kosmischen Strahlung wiederum trägt zu einem besseren Verständnis der Beschleunigungsprozesse astrophysikalischer Quellen in unserem Universum bei. Das IceCube Neutrino Observatorium am geografischen Südpol ist ein Mehrzweckdetektor, der sowohl astrophysikalische Neutrinos, als auch Luftschauer nachweisen kann, insbesondere mit seinem Oberflächendetektor, IceTop. Um IceTop als Detektor für kosmische Strahlung zu verbessern und die Auswirkungen der Schneeansammlung abzuschwächen, soll in den kommenden Jahren ein hybrider Dektector aus anhebbaren Szintillationsplatten und Radioantennen installiert werden. Dieser Sub-Detektor wird aus 32 Stationen bestehen, die jeweils 8 Szintillationspaneele und 3 Antennen umfassen und eine Fläche von 1 km$^2$ abdecken. Die Radioantennen nutzen mit 70 bis 350 MHz statt 30 bis 80 MHz ein höheres Frequenzband als bisher üblich. Der erste vollständige Prototyp einer Hybridstation wurde im Januar 2020 in Betrieb genommen. Diese Arbeit behandelt die Hardware der Prototyp-Station und der zukünftigen geplanten ... |
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