Zukunft
Das Auger-Südexperiment in Argentinien wird im Frühjahr 2008 vollständig aufgebaut und in Betrieb genommen sein. Mit dieser Anordnung sollen für mindestens zehn Jahre Präzisionsmessungen der höchstenergetischen kosmischen Strahlung durchgeführt werden.
Bereits jetzt haben neue Aktivitäten begonnen, die den weiteren Ausbau des Pierre Auger Observatoriums zum Ziel haben. Dazu gehört die Erweiterung des vom Experiment abgedeckten Energiebereichs um etwa eine Dekade zu niedrigeren Energien (HEAT), der verbesserte Nachweis von Müonen in einem Teilbereich des Detektorfeldes (AMIGA), die Erprobung neuartiger Nachweistechniken für hochenergetische Luftschauer (Radio) und die Planungen und Prototyparbeiten für ein noch wesentlich grösseres Nord-Experiment in Colorado, USA (Auger-North).
AMIGA und HEAT
Die Auger Kollaboration hat beschlossen, durch die Installation neuer Detektorkomponenten den Energiebereich des Experiments, in dem qualitativ hochwertige Daten aufgenommen werden können, um etwa eine Dekade zu niedrigeren Energien hin zu erweitern. Dafür gibt es eine wichtige physikalische Motivation. Im Energiebereich von etwa 1017 eV bis 5 x 1018 eV erwartet man den Übergang von galaktischer kosmischer Strahlung zu Teilchen extragalaktischer Herkunft. Dieser Übergang sollte sich vor allem in einer Änderung der Zusammensetzung der Primärstrahlung wiederspiegeln, die allerdings nicht einfach zu bestimmen ist. Es gibt zur Zeit nur das Experiment KASCADE-Grande in Karlsruhe , das in diesem Energiebereich genaue Messungen beitragen kann, aber mit etwa 0.5 km2 eine zu geringe Nachweisfläche aufweist, ebenso wie das nur wenig größer geplante, noch im Aufbau befindliche ICE-TOP Experiment am Südpol. In Verbindung mit dem Telescope Array Projekt in Utah, USA ist dort ebenfalls eine Erweiterung zu niedrigeren Energien vorgeschlagen worden.
Die in Argentinien vorgesehene Erweiterung des Pierre Auger Observatoriums hat im Herbst 2007 begonnen und soll bereits in 2008 erste Daten nehmen. Die vollständige Fertigstellung der "Enhancements" ist für Ende 2009 vorgesehen. Dazu wird auf einer Fläche von ca. 25 Quadratkilometern die Gitterweite der Teilchendetektoren (Wassertanks) auf 750 m halbiert. Diese vierfache Detektordichte führt dazu, dass die Nachweiswahrscheinlichkeit für Schauer im Energiebereich von 1017 eV bis 1018 eV deutlich erhöht wird. Außerdem werden 61 großflächige Szintillationszähler unter Erdabschirmung in der Nähe der Wassertanks dieses Infill-Arrays installiert. Diese Detektoren erlauben den separaten Nachweis der Müonen in den ausgedehnten Luftschauern als weiteren Indikator für die Masse des Primärteilchens.
Drei zusätzliche Fluoreszenzteleskope mit höherem Gesichtsfeld werden in klaren dunklen Nächten den Himmel über dem Infill-Array und AMIGA beobachten. Als Standort für diese "High Elevation Auger Telescopes" (HEAT) wurde ein Areal in unmittelbarer Nähe der Teleskopstation COIHUECO ausgewählt. Die HEAT Teleskope erlauben die Messung der Fluoreszenzprofile von Luftschauern bereits bei Energien ab etwa 1017 eV. Diese Schauer sind relativ lichtschwach und können daher nur in Entfernungen bis zu einigen Kilometern detektiert werden. Da sich Luftschauer bei geringeren Energien auch noch höher in der Atmosphäre entwickeln, ist ein "Blick nach oben" für diese Teleskope unverzichtbar. In Zusammenarbeit mit den existierenden Teleskopen von COIHUECO und den Wassertank-Detektoren des Infill-Arrays sind so präzise Messungen der Schauerprofile möglich.
Nachweis von Luftschauern mittels Radioantennen
Basierend auf ersten erfolgreichen Machbarkeitsstudien in Karlsruhe (LOPES) und Nancey (Codalema) haben Prototypmessungen zum Nachweis hochenergetischer Luftschauer mittels Radioantennen auf dem Auger-Detektorarray in Malargüe begonnen. Eine Vielzahl von Antennentypen wurde bereits im Dauerbetrieb verglichen. Die Planungen für ein etwa 20 Quadratkilometer großes Testfeld von Radioantennen, integriert in das geplante Infill-Array, sind weit fortgeschritten. Bereits im Frühjahr 2008 soll mit dem Aufbau begonnen werden. Mehrere Jahre Messbetrieb werden erfoderlich sein, um die Radiosignale exakt zu kalibrieren. Dafür werden eine große Zahl von Luftschauern benötigt, die durch HEAT und AMIGA gemessen und mit hoher Genauigkeit rekonstruiert worden sind.
Auger Nord
Die Planungen und vorbereitenden Arbeiten für das in Colorado, USA geplante Nordexperiment des Pierre Auger Observatoriums sind weit fortgeschritten. Das in der Nähe der Stadt Lamar in Südost-Colorado vorgesehene Areal ist um ein Vielfaches größer als das Südexperiment bei Malargüe in Argentinien. Die gegenwärtigen Planungen gehen von mindestens 4000 Wassertank-Detektoren auf einem quadratischen Gitter mit einer Maschenweite von einer Meile aus, also von mehr als 10000 Quadratkilometer Gesamtfläche. Die Tanks werden vereinfacht und kostengünstiger als die in Argentinien eingesetzten Detektoren sein. Allerdings ist in Colorado eine zusätzliche (Schaumstoff-) Isolierung der Wassertanks gegen die dort kälteren Wintertemperaturen erforderlich. Die Tankelektronik und die Detektor-Kommunikation müssen neu entwickelt werden, da viele der elektronischen Komponenten nicht mehr auf dem Markt erhältlich sind.
In klaren dunklen Nächten sollen insgesamt 18 Fluoreszenzteleskope zusätzliche wichtige Informationen über einen signifikanten Teil der Luftschauer liefern. Auch für diese Teleskope ist eine neue Auslese-Elektronik in der Entwicklung. Die Prototypen dafür werden bereits bei den HEAT Teleskopen eingesetzt und erprobt. Darüber hinaus werden die Teleskope in Colorado vollständig identisch mit den in Argentinien erfolgreich eingesetzten 24 Teleskopen sein.
Die Auger Kollaboration bereitet einen detaillierten Design-Report für das Nordexperiment vor, der 2008 als Grundlage für ein internationales Proposal dienen soll.