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Neumayer Station III
Neumayer Station III
Die Neumayer Station III ist eine deutsche Forschungsstation auf dem Schelfeis der Antarktis. Sie ist seit 2009 in Betrieb. Geophysik, Meteorologie und Luftchemie sind Hauptforschungsgebiete der vom Alfred-Wegener-Institut betriebenen Neumayer III.
Die Wechselwirkung mit dem Erdmagnetfeld sorgt dafür, dass niederenergetische kosmische Teilchen vom Äquator in Richtung Pole gelenkt werden. Dort können sie tief in die Erdatmosphäre eindringen und sorgen so für die spektakulären Polarlichter. Im Vergleich zu den meisten anderen Orten auf der Erde erwartet man an den Polen die höchste Rate niederenergetischer kosmischer Teilchen. Um das zu untersuchen, wurden auf der Neumayer Station III im Jahre 2012 ein Szintillationszähler-Experiment und ein Neutron-Monitor installiert.
Die niederenergetische Komponente der kosmischen Strahlung stammt vor allem von der Sonne und lässt sich gut mit einem Neutron-Monitor messen. Ein interessantes Forschungsthema ist daher, ob sich Zusammenhänge zwischen der gemessenen Rate kosmischer Teilchen mit Sonneneruptionen oder dem Sonnenzyklus finden lassen und ob es Unterschiede zwischen den Werten vom Neutronen-Monitor und dem Szintillationszähler gibt.
Szintillationszähler-Experiment Versuchsaufbau
- zwei Szintillationszähler-Detektoren im Abstand von 40 cm,
- einer DAQ-Karte (vom Fermilab QuarkNet-Experiment),
- ein Netbook, auf dem ein spezielles Programm arbeitet, das nicht nur die Daten speichert, sondern auch analysiert, damit sie über das interne Netzwerk der Neumayer Station III einmal täglich zum DESY übertragen werden können.
Das Szintillationszähler-Experiment misst Myonen, die in Luftschauern bei der Wechselwirkung von kosmischen Teilchen mit der Atmosphäre entstehen. Dazu werden Szintillatorplatten genutzt, ähnlich wie beim CosMO-Experiment.
Die beiden 25x25 cm2 großen Detektoren werden jeweils von zwei PMTs ausgelesen. Nur wenn beide PMTs pro Detektor ein Signal registrieren, wird das auch als Detektion eines Myons gewertet. Damit erreicht man eine gute Unterdrückung von Fehlsignalen.
Das Szintillationszähler-Experiment besteht aus folgenden Komponenten:
Neutronen-Monitor Versuchsaufbau
- einem Detektor
- einer Elektronik-Box zur Signalverwertung
- einem Computer zur Datennahme
Der Neutronen-Monitor ist ein Detektor zur Messung von Neutronen, die bei Wechselwirkungen hadronischer kosmischer Teilchen (Protonen, leichte Kerne) mit Molekülen der Erdatmosphäre entstehen. Eine Beschreibung der Funktionsweise findet sich im Glossar.
Er besteht aus den folgenden Komponenten:
Datenstruktur
Mögliche Aufgabenstellung
Beispieldiagramme
- Welche Aussagen kann man diesem Diagramm entnehmen?
- Aus diesem Diagramm können also gleich mehrere Schlüsse gezogen werden. Welche sind das?
Auf der Plattform Cosmic@Web finden sich unter der Session-ID Neumayer einige Beispieldiagramme.
Teilchenraten über die Zeit vom Szintillationszähler und Neutronen-Monitor
Dieses xy-Diagramm zeigt den zeitlichen Verlauf der Teilchenraten, die von 2013 bis 2016 von zwei verschiedenen Experimenten auf der Neumayer Station III gemessen wurden. Die Messungen des Szintillationszählers sind dabei in orange und die des Neutronen-Monitors in blau dargestellt.
Die genauen Einstellungen finden sich auf der Session-ID Neumayer.
Teilchenrate-Luftdruck-2D-Histogramm
Dieses 2D-Histogramm zeigt wie oft welche Rate bei welchem Luftdruck gemessen wurde. Es werden bestimmte Bereiche, sogenannte Bins, festgelegt, in denen die einzelnen Messpunkte gezählt werden. In dem Bereich eines dunkelblauen Kästchens befinden sich beispielsweise 1 bis 100 Messpunkte, in dem eines dunkelroten bis zu 500. Die genauen Einstellungen sind auf der Session-ID Neumayer zu finden.
Der Zusammenhang zwischen der Rate kosmischer Teilchen und dem Luftdruck wird wie bei einem xy-Diagramm abgelesen; hinzu kommt die Häufigkeitsangabe durch die Farbskala.
