Beschleunigung und Propagation der kosmischen Strahlung

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Die kosmische Strahlung wurde 1912 von Victor Hess entdeckt. Im darauffolgenden Jahrhundert konnten verschiedene Observatorien das Energiespektrum dieser Teilchen,
mit großer Genauigkeit und bis zu den höchsten auf der Erde gemessenen Teilchen-Energien, vermessen. Das sich so ergebende mehrfach gebrochene Potenzgesetz, welches
sich über mehr als zehn Größenordnungen in der Energie aufspannt, wird dabei verschiedenen astrophysikalischen Quelltypen (wie Supernovae, Gamma-Ray Bursts,
Aktive Galaktische Kerne, usw.) zugeordnet. Ein zentraler Ansatz zur Beschreibung des hochenergetischen Teils des Spektrums der kosmischen Teilchen an der Quelle ist dabei
der sogenannte Fermi-Beschleunigungsmechanismus. Aufgabe dieses Praktikumsversuches wird sein, (i) das Energiespektrum der kosmischen Teilchen an der Quelle analytisch
zu berechnen und anschließend (ii) mit Hilfen von Monte Carlo Methoden zu einem Beobachter propagieren zu lassen. Dabei soll das numerische Programm CRPropa3.0 kennengelernt
und angewendet werden. Abschließend soll das sich ergebende Spektrum mit Hochenergie-Messungen verglichen werden. Dabei wird der Versuch gemäß der folgenden drei Phasen durchgeführt:

1.) Die Vorbereitungsphase, wo sich in die Thematik der Fermi-Beschleunigung sowie der kosmischen Strahlung eingelesen werden soll.

2.) Die Durchführungsphase, wo am Lehrstuhl unter direkter Betreuung und Anleitung die beiden Aufgabenteile durchgeführt werden.

3.) Die Nachbereitungsphase, wo die durchgeführten Schritte und Ergebnisse in Form eines Protokolls zusammengefasst werden.

Ansprechspartner: Dr. Björn Eichmann