Das Hegra-Experiment auf La Palma

Auf den Canarischen Inseln befinden sich wegen der dort besonders reinen Luft, Europas wichtigste Observatorien. Da ist einmal das „Observatorio del Teide“ auf Teneriffa und auf La Palma das „Observatorio del Roque de Los Muchachos“. Unser Interesse galt dem Letztgenannten, denn hier befindet sich unter anderen das William Herschel – Spiegelteleskop mit 4,2m Durchmesser, welches das derzeit größte Teleskop Europas, innerhalb Europas ist. Beide Observatorien haben ihren Standort in Höhen von 2300m bis 2400m, womit sie sich oberhalb der Grenze der Passatwolkenbildung befinden. Deren Höhe ist gewöhnlich zwischen 600m und 1800m.

Leider findet nur noch an zwei Tagen im Jahr, der „Tag der offenen Tür“ statt. An diesen Tagen werden Interessierten die Teleskope, sowie die Arbeiten der Wissenschaftler vorgestellt. Im Jahre 1996 bekamen wir nur aufgrund unserer guten Verbindungen zum Observatorium eine Sonderführung und dies sogar mit deutscher Leitung. Wir erhielten umfassendes Material über die verschiedenen Stationen mit ihren Teleskopen und es wurde uns das dort einzige deutsche Projekt vorgestellt. Es handelte sich dabei um ein Projekt, welches die „Sekundäre Höhenstrahlung“ erkunden soll, das „Hegra – Experiment“. Zwei bis vier deutsche Wissenschaftler sind ständig mit dieser Aufgabe betraut.

Dieses Experiment soll Auskunft geben über Hochenergieteilchen der Weltraumstrahlung und deren Zerfallsprodukte, welche beim Kollidieren mit atmosphärischen Atomen oder Molekülen entstehen. Die dabei entstehenden Schauer neuer, energiereicher Teilchen werden durch Detektoren registriert. Hierzu werden Container benutzt, die mit verschiedenen Platten schichtweise ausgestattet sind.

Die in der Abbildung zu sehenden hellen Platten bestehen aus Yton (Gasbeton) und fungieren als tragende Elemente. Auf jeder dieser Yton - Platten befindet sich eine 1 – 2cm dicke Bleiplatte und auf der Unterseite eine elektronische Nachweisplatte von 1cm Dicke. Die elektronischen Nachweisplatten geben die Informationen über einfallende Teilchen an einen zentralen Computer, welcher mit weiteren Containern verbunden ist, die weiträumig über das Gelände verteilt sind.

Man stelle sich vor: viele der Teilchen rasen durch alle diese Schichten einfach hindurch und lassen sich selbst durch die Bleiplatten nicht aufhalten.

Registriert wird die Häufigkeit der einfallenden Teilchen, sowie deren Geschwindigkeit, Energiemenge und Einfallsrichtung. Dabei sollen sie Aufschluß darüber geben, welchem galaktischen Ereignis sie entstammen. Man versicherte uns, dass M1, der Krebsnebel, ein Hauptlieferant für solche Teilchenschauer ist. Bei M1 handelt es sich um die sich zerstreuenden Gasmassen einer Supernovae, welche im Jahre 1054 von chinesischen Astronomen beobachtet wurde. Aber auch aus anderen Raumrichtungen kommen superschwere, relativistische Teilchen, die solche Teilchenschauer erzeugen.

Hauptsächlich werden hierbei Myonen registriert. Das Myon gehört zu der Gruppe der Leptonen, zu denen auch das Elektron gehört. Jedoch hat das Myon (Hauptsächlich werden hierbei Myonen registriert. Das Myon gehört zu der Gruppe der Leptonen, zu denen auch das Elektron gehört. Jedoch hat das Myon (m) etwa die 200fache Masse des Elektrons bei einer gleich großen Ladung, bezogen auf das Elektron.

Myonen sind Zerfallsprodukte aus geladenen Pionen (m^- -> m^- + nm, p⁺ -> p⁺ + nm) und zerfallen dann selbst mit einer Halbwertszeit von 2,2 x 10^-6 s. Dies bedeutet, dass nach dieser Zeit nur noch die Hälfte der Ausgangsmenge der Myonen - Teilchen vorhanden ist. Nach einem weiteren gleichen Zeitraum nur noch ein Viertel, dann ein Achtel u.s.w.

Einen weiteren Anteil an dem Projekt bilden eine große Anzahl Photomultipler. Diese sind in wesentlich kleineren Kästen in großer Zahl auf dem Gelände untergebracht und sollen die elektromagnetischen Wellen registrieren, welche gleichzeitig mit den Teilchenschauern entstehen.

Registriert werden dabei nur Wellen im untersten Energiebereich, die aber immer noch TeV(Theraelektronenvolt ) besitzen. Bei keinem wissenschaftlichen Experiment in Ring- oder Linearbeschleunigern lassen sich Wellen mit solchen Energien erzeugen und man bedenke, dass dies nur sekundäre Effekte sind.

Die Hauptschwierigkeit dieses Experimentes besteht jedoch in seiner äußerst geringen Auflösung. Obschon sich Richtungsbestimmungen machen lassen, ist es nicht leicht, die zugehörigen Objekte am Sternenhintergrund zuzuordnenDie gesammelten Daten werden auf Bänder gespeichert und anschließend zur Auswertung nach Deutschland zum Max-Planck-Institut gesendet.