Ein neues Analyseinstrument zur Modellierung der Wechselwirkungen kosmischer Strahlung

• Antragsteller: Sergey Ostapchenko, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550225003

Die Analyse ultra-hochenergetischer kosmischer Strahlung ist einer der faszinierendsten Gebiete der Astroteilchenforschung. Aufgrund des geringen direkten Eingangs Fluss hochenergetischer kosmischer Strahlung sind wir gezwungen, indirekte Detektionsmethoden anzuwenden: Messung der Eigenschaften von ausgedehnten Luftschauern ausgelöst durch Wechselwirkungen der primären kosmischen Strahlung in der Erdatmosphäre. Folglich implizieren solche experimentellen Aktivitäten einen umfangreichen Einsatz der numerischen Modellierung der Luftschauerentwicklung. Dies umfasst eine Beschreibung von Kollisionen mit Luftkernen sowohl von Primärteilchen als auch von sekundären Hadronen durch Monte-Carlo-Generatoren hadronischer Wechselwirkungen. Im Mittelpunkt des aktuellen Projekts steht die Entwicklung eines neuen Monte-Carlo-Generators für Modellierung von Hadron-Proton-, Hadron-Kern- und Kern-Kern-Kollisionen, sowie von Photon-Kern Wechselwirkungen, über einen weiten Energiebereich: von 10 GeV-Laborenergie bis zu ultrahohen Energien der kosmischen Strahlung. Die Hauptstrategie besteht darin, die theoretische Konsistenz des zugrunde liegenden Ansatzes mit ausreichender Transparenz der beteiligten physikalischen Prozesse und mit einer substantiellen Flexibilität des Modells zu kombinieren, sowohl bei der Einstellung der Modellparameter als auch bei den potenziellen Variationen der verwendeten Wechselwirkungsmechanismen. Das Hauptziel des Projekts ist es, ein neues Ansatz zur Modellierung von Wechselwirkungen kosmischer Strahlung bereitzustellen, der sich durch seine Recheneffizienz, ausreichende Transparenz und einfache Modifikationsmöglichkeiten auszeichnet wird, und sowohl zur Analyse von Daten zur kosmischen Strahlung als auch zur Kompatibilitätsanalyse bestimmter Datensätze mit relevanten Beschleunigerdaten verwendet werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen