Ich möchte den Organisatoren für diese wundervolle Veranstaltung danken,
dafür, dass Sie mich eingeladen und mir die Gelegenheit gegeben haben, darüber zu sprechen,
womit ich mich in der letzten Zeit beschäftigt habe.
Das ist etwas ganz anderes als das, wofür ich den Nobelpreis bekam,
aber in mancher Hinsicht hat es auch Ähnlichkeit, in der Hinsicht, dass ich mich entschieden habe,
anstelle Beschleuniger zu verwenden, nun zu versuchen, natürliche Beschleuniger zu erforschen.
Und dabei verwendet man dieselben Techniken, die man auch in der Beschleunigerphysik anwendet,
aber man nimmt und baut einen Apparat, der in den Himmel schaut,
anstatt sich in einer düsteren Beschleunigeretage zu befinden und Strahlen zu beobachten.
Und so lautet die Überschrift meiner Rede
„Kosmische Strahlen: Die energiereichsten – und Sie müssen einfügen „atomaren“ – Teilchen im Universum“,
denn ein fest geworfener Baseball hat mehr Energie als diese kosmischen Strahlen, die ich erforsche, wenn auch nicht viel mehr.
Und ich fange mit einem kleinen Vorwort an und erzähle Ihnen, wie kosmische Strahlen entdeckt wurden.
Im 19. Jh. zeigten Crookes and andere, dass sich ein geladenes Objekt in einem mit Luft gefüllten Kolben,
wie einem Goldblatt-Elektroskop, allmählich entlädt.
Und man wunderte sich, wie das vor sich geht.
Vielleicht ionisierte sich die Luft spontan.
Mit der Entdeckung der Radioaktivität 1895 durch Becquerel begann man dann zu verstehen,
dass alles ein bisschen radioaktiv ist, der Erdboden ist radioaktiv,
und das ist vermutlich die Quelle der Entladung eines Elektroskops oder die Quelle der Entdeckung von Strahlung.
Nun, die meisten Physiker sagten, das sei nur Hintergrund, kein Grund sich darüber Gedanken zu machen.
Aber es gab eine kleine Gruppe Physiker, die sich genauer darüber Gedanken machte,
ob wir diese Ionisierung durch Radioaktivität erklären könnten.
Und das war etwa um den Jahrhundertwechsel und die Idee war, wenn Radioaktivität vom Erdboden kommt, dann sollte,
wenn ich meinen Detektor nehme, was auch immer das ist, und ihn hoch in die Atmosphäre bringe, die Strahlung abnehmen.
Und das erste, sehr dramatische Beispiel dafür war der deutsche Physiker und Jesuitenpater, Theodor Wulf,
der in Holland, Valkenburg, lehrte, und der einen wunderschönen,
von ihm selbst entwickelten Detektor nahm und auf den Eiffelturm stieg, was an sich schon eine Leistung ist.
Und so fing er an, dies ist die Ionisierungsrate 22 Ionenpaare pro Kubikzentimeter pro Sekunde.
Er geht nach Paris, dort ist es ein bisschen anders,
das zeigt, dass die natürliche Radioaktivität vielleicht ein bisschen anders ist.
Und dann besteigt er den Eiffelturm und unternimmt mehrere Messungen, kehrt auf den Boden zurück und geht nach Hause.
Und Sie können erkennen, dass es einen vielleicht nur schwachen Beweis gab…, ich glaube, wir wären sehr…,
es würde in physikalischen Veröffentlichungen nicht anerkannt,
aber auf jeden Fall gab es eine kleine Abnahme bei der Ionisierung als sich sein Detektor auf der Spitze des Eiffelturms befand.
Nun, das wies damals darauf hin, dass man etwas höher gehen sollte.
Und so stieg Viktor Hess, dem ein Schweizer Ballonfahrer vorausging, in einem Ballon auf,
um festzustellen, ob die Radioaktivität, falls es sich darum handelte, weiter abnehmen würde.
Und dies stammt aus seiner Schrift, sein letzter Flug 1912, hier ist die Höhe,
er hatte 3 Detektoren, um die Ionisierung zu messen, und als er weiter in die Höhe stieg, war die, die er am besten fand,
eine hoch in der Luft, und man musste sie korrigieren und eine ging von etwa 20 bis 35 Ionenpaare pro cm3 pro Sekunde.
Und dies wurde entdeckt, es wurde im Wesentlichen später durch den Nobelpreis anerkannt, aber erst 1936.
Er musste lange warten, von 1912 bis 1936.
Ich meine, die mittlere Zeit zwischen der Entdeckung und der Auszeichnung liegt wahrscheinlich bei 12 Jahren.
Nun, das war eine kleine Abweichung zur langen Seite.
Und dann, 1913, 1914 unternahm ein weiterer Physiker, den ich wirklich bewundere,
Werner Kolhörster, einen Ballonflug auf 9000 Meter.
Er musste Sauerstoff atmen und der Ballon war mit Wasserstoff gefüllt, um genug Auftrieb zu erhalten.
Und man kann erkennen, dass sich bei einer Höhe von 9000 Metern der Effekt um beinahe den Faktor 10 erhöht.
Das machte es ganz einfach offensichtlich, dass die Strahlung aus dem Weltraum stammt.
Spulen wir jetzt im Schnelldurchlauf 90 Jahre vor und das ist jetzt das,
was wir vor ungefähr 10 Jahren über kosmische Strahlung wussten.
Das ist das Energiespektrum der kosmischen Strahlung und Sie können erkennen,
dass es sich über etwa 10 Größenordnungen erstreckt, 30 Größenordnungen für 10 Größenordnungen bei der Energie.
Und es ist ein einfaches Spektrum ohne viele Merkmale.
Es gibt ein Merkmal gleich hier, das ist das Knie gleich hier, und dann gibt es ein paar weitere Merkmale hier unten.
Und um Ihnen eine Perspektive zu geben, der Strahl des LHC liegt bei ungefähr 7 mal 10 hoch 12 Elektronenvolt,
aber durch geschicktes Kollidierenlassen von Strahlen erhalten Sie die entsprechende Energie in der zentralen Masse,
die bei etwas über 10 hoch 17 eV liegt.
Nichtsdestotrotz gibt es eine erhebliche Anzahl kosmischer Strahlen, die weit über dem liegen,
was mit vom Menschen gebauten Beschleunigern erreicht werden kann.
Sich damit zu beschäftigen ist also ziemlich interessant.
Und wenn wir jetzt z.B. ein 10-hoch-20-eV-Proton mit einer Energie von 16 Joules nehmen,
entspricht das in etwa der kinetischen Energie von Roger Federers zweitem Aufschlag.
Daher haben wir mikroskopisch und makroskopisch dieselbe Energieskala
und es gibt wirklich keine bekannten astrophysikalischen Quellen, die in der Lage zu sein scheinen,
solch enorme Energien zu erzeugen.
Hier gibt es also eine wissenschaftliche Notwendigkeit.
Es ist eine Erforschung wert, und alles, was Sie als Physiker tun können,
ist alle Attribute dieser Schauer so gut es geht zu messen.
Jedoch ist die Rate bei dieser höchsten Energie, die ich Ihnen gleich zeigen werde,
der Punkt, an dem wir wirklich etwas erfahren könnten, sie beträgt 1 pro km2 pro Jahrhundert.
Aber Physiker, insbesondere wenn Sie aus der Hochenergiephysik kommen, denken in großen Dimensionen.
Wenn Sie also etwas Großes bauen, sagen wir, Sie bedecken 3.000 km2 mit Detektoren,
dann erhalten Sie 30 Ereignisse pro Jahr über 10 hoch 20.
Das also ist die Motivation.
Und die Natur versorgt uns mit einigen Analysewerkzeugen.
Nun, zuerst gibt es magnetische Felder außerhalb unserer Galaxie, in unserer Galaxie.
Das ist nur eine kleine Übung in 2 Dimensionen zu dem, was geschieht,
wenn Sie 10-hoch-18-eV-Protonen in einem Gauss’schen Nanozufallsfeld von etwa 1 Megaparsec haben.
1 Megaparsec entspricht 3 Millionen Lichtjahren.
Und Sie erkennen, dass das, was Sie hier sehen, ein sehr diffuser Vorgang ist,
wenn Sie also einen kosmischen Strahl wie hier sehen, denken Sie, er kommt von hier,
aber natürlich ist er in der Mitte entstanden.
Es gibt also keine Möglichkeit zu betrachten, woher kosmische Strahlung kommt,
während Sie sie beobachten, das einen Bezug zur Quelle hat.
Lassen Sie uns aber etwas höher gehen, die gleiche Berechnung,
aber lassen Sie uns energetisch um den Faktor 100 höher gehen und Sie erhalten das.
Es gibt also ein wenig Hoffnung, dass wir, wenn wir die energiereichste kosmische Strahlung betrachten,
in der Lage sein könnten, zu erkennen, woher sie stammt.
Nun gibt es ein weiteres Analysewerkzeug der Natur, nämlich die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung,
die hier bereits ausführlich diskutiert wurde.
Große Entdeckung 1965 und wieder mit dem Nobelpreis belohnt.
Nun, was geschieht ist, dass ein Proton von 10 hoch 20 eV mit einem Photon des Mikrowellenhintergrunds
in Wechselwirkung tritt, das 10 hoch minus 3 eV hat, das ist eine extreme Anwendung der speziellen Relativität,
denn im Zentrum dieser Kollision haben wir mehrere Hundert MeV, was bedeutet,
dass dieses Proton, das mit der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung in Wechselwirkung tritt, Pionen freisetzen
und daher Energie verlieren wird.
Und dieses kleine Diagramm zeigt:
Wenn ich eine Quelle mit einer Energie von 10 hoch 21 eV habe
und hier haben wir eine Fläche von 1, 10, 100 Megaparsec Entfernung,
verliert sie durch die Wechselwirkung mit dem Mikrowellenhintergrund während der Ausbreitung an Energie.
Und wenn es bei 10 hoch 22 anfinge, das Gleiche, aber was Sie ungefähr erkennen können ist, dass,
wenn Sie eine kosmische Strahlung über 10 hoch 20 eV entdecken, diese aus nicht allzu großer Entfernung kommen muss,
denn sie verliert Energie.
Das ist der Einfluss der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, der bedeutet, wenn Sie die höchsten Energien betrachten,
müssen diese nicht sehr weit entfernt entstanden sein, das bedeutet, die Anzahl möglicher Quellen ist kleiner,
und es bedeutet auch, dass die Pfadstrecke kürzer ist, es weniger Einflüsse des magnetischen Feldes gäbe.
Daher hatten wir den Gedanken, dass es sinnvoll sein könnte, ein Gerät zu bauen, das empfindlich genug wäre,
eine erhebliche Menge kosmischer Strahlung mit sehr hoher Energie zu erkennen, denn dann bestünde die Chance,
von zufälligen Richtungen auf eine, wenn Sie so wollen, Astronomie kosmischer Strahlung zuzusteuern.
Jetzt ein paar Einzelheiten, auch wenn wir uns darüber nicht zu sehr den Kopf zerbrechen sollten, aber es stellt sich heraus,
dass es bei schweren Kernen zur Photospaltung kommt, wenn Sie diese sich im Mikrowellenhintergrund ausbreiten lassen.
Und wenn wir Protonen nehmen, die so wie ich es beschrieben habe mit der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung wechselwirken,
tritt Photospaltung bei Eisen auf, bei den leichteren Elementen jedoch, da sie einen höheren Lorentzfaktor haben,
tritt die Photospaltung leichter auf.
Das also ist ein Graph, aus…, wenn man ein Teilchen mit über 6 x 10 hoch 19 eV findet,
ist dieses gekommen aus…, 50 % werden aus einer Entfernung von etwa 50 Megaparsec gekommen sein.
Aber besonders die mittleren Elemente werden von diesem Faktor absorbiert.
Es ist also mehr als ein Ansatz, den Erforscher der kosmischen Strahlung verwenden,
wenn ich eine gemischte Zusammensetzung in der Atmosphäre habe, ist die Annahme Protonen und Eisen,
wenn sie aus einer Entfernung von 10, 20 Megaparsec stammen, es ist mehr als ein Ansatz, es ist nahe an der Realität.
So können wir versuchen zu verstehen, der Strahl kosmischer Strahlung besteht entweder aus Protonen oder Eisen,
das ist nicht perfekt, aber es ist eine hilfreiche Art zu denken und nicht zu, zu falsch.
Jetzt, wie entdecken wir diese Dinge bei dieser höheren Energie?
Der Fluss ist so gering, man kann keinen Satelliten hochschicken, wenn jedoch ein 10-hoch-20-eV-Proton hier auftrifft,
erzeugt seine erste Wechselwirkung 1.000/5.000 Teilchen, jedes davon erzeugt vielleicht 50, jedes davon 10.
Es entsteht also eine Kaskade, ein Teilchen mit 10 hoch 20 erzeugt an der Erdoberfläche
so etwas wie 10 hoch 10 Sekundärteilchen und die verteilen sich über viele Kilometer.
Diese entdeckt man, indem man Teilchendetektoren auf dem Erdboden aufstellt und Koinzidenzen über mehrere Tanks misst,
und dann suchen und filtern Sie die energiereichste kosmische Strahlung heraus
und durch Zeitmessung kann man die Richtung ableiten.
Es gibt eine zweite, sehr viel elegantere Technik, die Luftfluoreszenz, Stickstofffluoreszenz,
wenn geladene Teilchen hindurch fliegen, und auch wenn sie schwach ist, vielleicht 4 ultraviolette Photonen pro Meter,
erhalten Sie bei 10 hoch 10 Teilchen dennoch eine ganze Menge Licht,
daher können Sie ein in Segmente unterteiltes Teleskop mit Photodetektoren bauen,
um das Licht der kosmischen Strahlung direkt zu sehen.
Dies sind also zwei Techniken, die eingesetzt wurden.
Und vor 6 Jahren bestand der Status des kosmischen Spektrums bei den höchsten Energien, auf die wir uns konzentrieren wollen,
bei denen wir, wie ich versucht habe zu erklären, die größten Chancen haben,
so etwas wie Astronomie zu betreiben, aus 2 Experimenten:
ein japanisches in rot, das ein sich ohne Unterbrechung fortsetzendes Spektrum ergab,
und ein zweites Experiment, bei denen Fluoreszenzdetektoren zum Einsatz kamen, das diesen Knick hier drüben ergab.
Nun, dieser Knick hier entspricht nicht wirklich dem,
was Sie vom Einfluss der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung erwarten würden,
denn diese nimmt Ihrem Strahl aufgrund des Energieverlusts eine Menge Quellen für die höchsten Energien weg.
Es gab also diese Zwei.
Diese rote Kurve wäre sehr spannend gewesen, weil sie der normalen Vorstellung vollkommen widersprach,
auch den Gesetzen der Physik.
Und viele Forschungsartikel wurden geschrieben,
die dieses ungewöhnliche Phänomen für die Ausdehnung des Spektrums verantwortlich machten.
Ich kann Ihnen die Details heute Nachmittag geben, wenn Sie zum alten Rathaus kommen,
denn da habe ich jede Menge Zeit, über all das hier zu sprechen.
So begannen wir 1992 mit der Hilfe von Kollegen und unter großem Einsatz, wir versuchten und schafften es auch erfolgreich,
eine große internationale Zusammenarbeit zu organisieren, diese reichte von Portugal bis Vietnam
und wir schlugen unsere Zelte an einem Ort in Westargentinien auf, direkt gegenüber der Anden.
Und allein die Geschichte der ganzen Organisation und des erfolgreichen Abschlusses wäre interessant zu erzählen,
aber ich habe dazu keine Zeit.
So, was wir an diesem Standort in Argentinien entwerfen ist eine Anordnung von 1.600 Wasserdetektoren,
die ich gleich beschreiben werde, umgeben von 4 dieser Teleskope, die die Fluoreszenz der kosmischen Strahlung erkennen.
Und wir entschlossen uns, beide Techniken zusammen zu verwenden
und die 2 in Kombination sind sehr viel leistungsfähiger als eine alleine.
Das hier zeigt die 2 Detektoren, hier ist der Oberflächendetektor,
der aus einem Wassertank mit 12 Tonnen Wasser besteht, und hier ist eines der 4 Teleskope.
Ich zeige Ihnen gleich noch ein bisschen mehr.
Die Tanks sind recht groß und sie sind weitflächig verteilt, und daher ist es sehr schwierig,
wenn Sie sich bei einem davon befinden, den anderen zu sehen,
aber ich glaube, sie können 1, 2, 3, 4 davon in dieser Weitwinkelansicht erkennen.
Es ist ein immenses Experiment und jeder, der das wirklich verstehen möchte…,
es besteht nicht aus kleinen Punkten auf einem Computerbildschirm, es ist eine riesige Anlage,
die sich über Hunderte und Hunderte von Quadratkilometern erstreckt.
Jetzt ein bisschen mehr zu den Tanks, sie nutzen den Tscherenkow-Effekt,
und wir stellten die Tanks draußen unter freiem Himmel auf.
Es gab keine Möglichkeit, sie anzuschließen, es gab keine Steckdosen, daher verwendeten wir Sonnenenergie,
für das Timing des GPS-Systems verwenden wir Batterien zur Ansammlung der Sonnenenergie.
Es gibt 3 Photoröhren und dann diese kleine Yagi-Antenne, die die Daten dieses Tanks,
wenn dieser meint, etwas entdeckt zu haben, an eines dieser Zentren sendet,
bei denen es sich um Konzentratoren an den 4 Fluoreszenzdetektoren handelt.
Dies zeigt ein bisschen was über die Entdeckung.
Licht zu entnehmen ist sehr einfach, Wassertanks sind sehr günstig.
Sie sind aber nicht so leicht aufzustellen.
Zumindest gab es im ausgesuchten Gebiet jede Menge Bäche und Flüsse, hier sehen Sie einen Tank,
der auf einem Anhänger auf die andere Seite des Flusses gezogen wird,
und dort ist der Wasserwagen mit einem Schlauch, um ihn mit Wasser zu füllen, nachdem er drüben angekommen ist.
Es war nicht bei allen so, das ist ein extremes Beispiel.
Und dann teilen wir uns dieses Land mit den Rindern und anderen Tieren, die einfach unsere Freunde, Freunde der Physiker sind.
Jetzt zu den Oberflächendetektoren, bei einem größeren Schauer werden viele der Tanks angeregt
und das ist eine Anordnung von etwa 10 Tanks, die getroffen wurden.
Dies ist die laterale Verteilung, aus der Sie den Kern des Schauers rekonstruieren,
und dann können Sie erkennen, dass sich die Auswirkungen des Schauers über 3 Kilometer vom Zentrum entfernt manifestieren,
und dieser kleine rote Punkt steht für 1.000 Meter.
Und das ist die Zahl, die die Energie, wie sie vom Tank gesehen wird, wirklich beschreibt.
Die Signale werden von einem Zeitschreiber aufgenommen und über mehrere Mikrosekunden ausgebreitet.
Sie können so einer Darstellung sehr viele Informationen entnehmen.
Und welche Stärke hat das Signal?
Wir kalibrieren die Tanks mit einzelnen Myonen, die diese vertikal durchdringen,
und die ein paar Hundert MeV deponieren, und das nennen wir ein vertikales Äquivalenzmyon.
Alle unsere Signale sind dahingehend kalibriert, wie viele Äquivalenzmyonen durchgegangen sind.
Das sind weniger wichtige Details, die aber heute Nachmittag hinreichend erklärt werden können.
Der andere Detektor ist ein Fluoreszenzdetektor.
Es gibt 4 Gebäude wie dieses, und sie haben 6 herausschauende Erker
und das Gesichtsfeld der Fluoreszenzdetektoren beträgt in der Höhe 30 Grad, in Azimuth 30 Grad.
Weitere Details:
Sie haben einen sphärischen Spiegel, der den Himmel auf eine Anordnung aus Photomultipliern konzentriert,
440 Stück davon, hier sehen Sie die Photomultiplier, hier ist die Eintrittsapertur
und sie besteht aus einer Art einfacher Schmidt-Optik mit einer Schmidt-Korrektur, die ungefähr funktioniert.
Man muss die Fluoreszenzausbeute kennen, und wenn Sie diese und ein paar andere Details kennen,
erhalten Sie absolut die Energie des Schauers durch die Messung der Lichtmenge.
Es fanden also Experimente statt, die vermutlich bahnbrechend waren
oder zumindest das Beste beim Messen des Stickstoff-Fluoreszenzspektrums nach Anregung durch Elektronen.
Wir müssen messen, die Atmosphäre beschreiben, wir machen viele Dinge,
das ist nur ein Beispiel mit Ballonflügen zum Messen der Temperatur,
der Feuchtigkeit und des Drucks der Atmosphäre beim Aufsteigen.
Das braucht man, um die Fluoreszenzmessungen durchzuführen.
Fluoreszenzmessung ist etwas Wunderbares, aber es gibt einen Nachteil:
sie funktioniert nur in dunklen, mondlosen Nächten, was bedeutet, dass sie nur etwa 10 % der Zeit funktioniert.
Aber wie Sie sehen werden, verwenden wir die Fluoreszenzdetektoren, um die Bodendetektoren zu kalibrieren.
Das ist die Darstellung eines tollen Hybridereignisses, auf der wir hier die Schauerachse hereinkommen sehen,
die ungefähr 20 Tanks trifft, und dann können Sie mit dem Fluoreszenzdetektor die Entwicklung des Schauers sehen,
er beginnt, steigt bis zum Höhepunkt an und ebbt dann ab.
Wenn Sie die Fläche hier drunter integrieren und die richtigen Konstanten verwenden,
erhalten Sie direkt die Energie des Luftschauers.
Im Mai 2007 sahen wir unser erstes Ereignis, alle 4 Fluoreszenzdetektoren sahen diesen Schauer.
Das war gute PR.
Und jetzt gehe ich schnell auf 3 Dinge ein.
Das Spektrum:
man misst das Spektrum durch Kalibrierung des hier dargestellten Signals des Bodendetektors
gegen das Signal der in den Fluoreszenzdetektoren gemessenen Energie.
Und man erkennt eine wunderschöne Korrelation.
Wir verwenden also den Fluoreszenzdetektor, um den Oberflächendetektor zu kalibrieren.
Und dies ist jetzt das Spektrum, das wir erst vor relativ kurzer Zeit aufgestellt haben.
Sie erkennen dort mehrere Merkmale, und das sind jetzt etwa 3,5 Jahre Integrationszeit, eine extrem lange Integrationszeit,
denn diese Dinge gelten für Ereignisse mit einem Zenithwinkel von unter 60 Grad.
Nun, das hier ist einfach ein Graph der Anzahl der Ereignisse,
aber der Detektor gibt eine gleichförmige Antwort von 10 hoch 18 bis dahin, wo auch immer die Daten aufhören.
Sie erkennen 3 Merkmale, Sie erkennen, dass der obere Abschnitt ein steileres Spektrum ist,
und dann gibt es einen Punkt genau hier… die Batterie ist leer, ich kann es auf dem Bildschirm nicht zeigen...
egal, Sie erkennen, dass das Spektrum dann abflacht und lange Zeit linear verläuft
und dann ziemlich dramatisch abfällt, über 19,5.
Das ist der Beweis für den Einfluss der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung.
Dramatisch und eindrucksvoll durch einen Verlust um den Faktor 10 gezeigt.
Es gibt eine 55-EeV-artige Markierung, bei der wir uns diese Ereignisse anschauen sollten,
die möglicherweise auf etwas hinweist, denn das ist der Punkt,
an dem das Spektrum um den Faktor 2 von der normalen Steigung abfällt.
OK, dann lassen Sie uns jetzt die Ereignisse betrachten, die über 55 EeV liegen.
Hier haben sie die Hälfte des Experiments hinter sich, bis jetzt,
und die kleinen roten Punkte sind ein Katalog von AGNs und die kleinen Kreise sind die Richtungen unserer kosmischen Strahlung.
Dies ist eine graphische Darstellung unserer Galaxis, hier entlang läuft die galaktische Ebene
und bis August 2007 fanden wir eine Korrelation von etwa 80 %.
Eine Korrelation zwischen der Richtung kosmischer Strahlung.
Sie haben eine endliche Größe, denn dies ist eine Schätzung dessen, auf was sich die Winkelauflösung belaufen könnte,
aufgrund des Detektors, aber wahrscheinlicher eine Schätzung dessen, was die Auswirkungen des magnetischen Feldes sein könnten.
Wir wissen das nicht genau, aber egal, wir haben eine Korrelation gefunden und wir haben unsere Science…
Nicht nur die Eleganz sehen, wir haben unser wunderschönes Deckblatt, auf dem Sie nicht sehr viel erkennen können,
denn die Künstler bestehen darauf, es zu schick zu machen und vernichten dabei Informationen.
Aber die Informationen waren natürlich im Artikel enthalten.
Nun, was ist seitdem geschehen?
Hier ist eine Darstellung, bei der das Rote die Anhäufung dieser hochenergetischen Ereignisse über 55 EeV ist.
Und das Blaue ist die Anzahl, die mit dem Katalog der AGNs korreliert.
Diese rote Markierung genau hier zeigt, wann wir unseren Artikel veröffentlicht haben.
Und das zwang wohl die Natur zu sagen, vielleicht habt Ihr ja doch nicht so recht,
denn in den nächsten 200 Tagen ergab sich nicht eine einzige Korrelation, obwohl sich die Daten anhäuften
und schließlich begannen, sich zu erholen, aber unsere Korrelation sank von 80 % auf 40 %.
Und die Zufallskorrelation liegt bei 20 %.
So unsere Behauptung, dass es eine Korrelation mit den AGNs gibt, was ja genau das ist,
wonach wir Ausschau halten, ist jetzt nicht mehr so sicher wie zuvor,
aber was kann ich tun, was können wir tun, die Natur, sie erzählt die Geschichte.
Und das Letzte ist jetzt etwas, das Dehnrate genannt wird.
In Worten bedeutet das grob, wenn ich einen schweren Kern wie Eisen nehme,
tritt dieser höher in der Atmosphäre in Wechselwirkung und erzeugt einen Luftschauer,
der im Durchschnitt weiter oben in der Atmosphäre stattfindet.
Handelt es sich um ein Proton, dringt dieses tiefer ein und der Schauer erreicht seinen Höhepunkt weiter unten in der Atmosphäre.
Wenn Sie jetzt so eine Art kleiner Simulation durchführen, erhalten sie dieses Ergebnis.
Blau ist eine Ansammlung von Eisenschauern, durch Eisen ausgelöste Luftschauer, und das Rote sind die Protonenschauer.
Sie erkennen 2 Dinge, zum einen, was ich erwähnt habe,
dass das Eisen weiter oben in der Atmosphäre ist, die Atmosphärentiefe wird grafisch unten dargestellt.
Aber Sie sehen noch etwas, nämlich die Fluktuationen, beim Eisen gibt es weit weniger Fluktuationen als bei den Protonen,
und das liegt einfach daran, dass, wenn Sie einen kleinen Wirkungsquerschnitt nehmen, dieser in der Tiefe mehr schwankt,
und ein großer Wirkungsquerschnitt weniger.
Und dann können Sie im Wesentlichen darstellen, was Sie erwarten würden für das, was Dehnrate genannte wurde, hier Protonen,
und wenn Sie zu höheren Energien gehen, wächst das mittlere Maximum des Schauers logarithmisch mit der Energie.
Und das hier sind Protonen und dies hier ist Eisen, und Photonen,
wenn wir Photonen im Strahl hätten, wären diese sogar noch tiefer.
Das ist also eine zumindest grobe Möglichkeit, die primäre Zusammensetzung zu messen.
Und ich habe bereits gesagt, dass es sich grob gesagt, entweder um Protonen oder um Eisen handelt.
Nun, was wir hier sehen, ist, dies sind 2 Graphen, der erste Graph links ist die mittlere Tiefe des Maximums des Schauers,
und Sie erkennen, er steigt ein wenig und flacht dann ab.
Und wenn wir uns Blau nähern, bedeutet das, die primäre Energie, primäre Zusammensetzung wird leichter.
Informativer sind jedoch die Fluktuationen, die sehr, sehr eng werden, und das lässt vermuten,
dass, was immer wir hier haben, dass es sich entweder um Eisen handelt oder um etwas,
das sehr viel stärker wechselwirkt als wir erwartet hätten, das wird klar deutlich.
Da der Fluoreszenzdetektor jedoch nur 10 % der Zeit eingesetzt werden kann,
ist die Überschneidung mit der Anzahl der Ereignisse über 55 EeV ein bisschen…, beinahe nicht vorhanden.
OK, ich komme jetzt zum Ende, was wir also im Moment haben ist vielleicht ein Konflikt zwischen der Korrelation mit den AGNs,
was tatsächlich bedeuten würde, dass der Einfluss des magnetischen Feldes gering ist, und die Zusammensetzung,
wenn sie schwer wird…, dies sind stark..., alle Kerne sind vollständig ionisiert...,
wird der Einfluss des magnetischen Feldes sehr stark.
Wenn er bei Eisen 26 Mal so stark ist, würde die Korrelation bei schweren Kernen vollständig aufgehoben.
Das also ist die Spannung zwischen diesen beiden Ergebnissen, das ist das, was uns die Natur präsentiert.
Und das ergibt die Möglichkeit, dass der Wirkungsquerschnitt der Proton-Luft-Wechselwirkung weit größer wird,
über 10 hoch 19 eV, was ein hervorragendes Ergebnis in der Teilchenphysik wäre.
100 Mal höhere Energie als das LHC, aber lassen Sie mich betonen, dass es keinen Vergleich gibt zwischen dem,
was mit dem LHC möglich ist, und den paar bescheidenen Dingen, die für uns hier möglich sind.
OK, das ist eine Zusammenfassung, es gibt noch viele weitere Messungen und viele Neutrinolimits, Photonlimits,
all das, aber wir haben 3 Dinge getan, das Spektrum zeigt deutlich den Abfall des Spektrums,
die Flussunterdrückung der hochenergetischen kosmischen Strahlung.
Hier sehen Sie eine weitere, ziemlich beeindruckende Korrelation eines anderen AGN-Katalogs mit einer Art Gewichtung.
Sie erkennen, dass die kosmische Strahlung, die aus schwarzen Punkten besteht, ziemlich gut korreliert.
Und schließlich, worauf ich gerade angespielt habe, die verwirrende Zusammensetzung.
Es liegt also eine Menge Arbeit vor uns, wir würden gerne ein weiteres, 7 Mal größeres Feld in Colorado bauen.
Wir kämpfen noch mit dem DOE (US-Energieministerium), Ich hoffe, sie sind hier, um mir zuzuhören,
und wir zeigen ihnen, wie es geht.
Das war’s, vielen Dank.
(Applaus).