Erwin O. Flueckiger- physicist

my initiation to cosmic ray research: watching a black star under the microscope
(links for Erwin O. Flueckiger)

Erwin O. Flückiger is the director of the International Foundation High Altitude Research Stations Jungfraujoch and Gornergrat and professor at Physikalisches Institut/ University Bern.

Lieber Herr Flückiger, was spielen Bilder für eine Rolle in ihrem beruflichen Leben??

come back of image in cosmic ray research

Die Verfahren, mit denen wir derzeit arbeiten sind sehr indirekt. Wir untersuchen mit den Detektoren auf dem Jungfrau, wann und mit welcher Intensität Kernteilchen eintreffen. Wir können dabei anhand der Meßkurven erst einmal nicht unterscheiden, ob es sich bei den registrierten Kernteilchen um Protonen oder um Neutronen handelt und aus welcher Richtung sie möglicherweise gekommen sind. Erst die Vernetzung des Experiments mit weiteren Forschungseinrichtungen ergibt langsam ein Bild.
Derzeit arbeiten wir an einem neuen Detektor, der dann räumlich die Wechselwirkungen von eintreffenden Neutronen darstellen soll. Bilder melden sich in der Forschung zur kosmischen Strahlung also immer mehr zurück.

Sie sprachen von einer Vernetzung von verschiedenen Stationen, wie sieht die konkret aus?

solar neutrons can only be detected indirectly

Kosmische Protonenschauer treffen z.B. in Abhängigkeit von der Ablenkung des irdischen Magnetfeldes zeitversetzt in den Stationen ein. Durch die Vernetzung untereinander konnten wir 1982 erstmals indirekt solare Neutronen nachweisen. Freie Neutronen haben eine Halbwertzeit von rund 11,5 Minuten, das reicht potentiell aus, um die Erde von der Sonne aus gerade noch zu erreichen. Da Neutronen keine elektrische Ladung besitzen, werden sie nicht durch das Magnetfeld abgelenkt, müssen also nahezu zeitgleich an den unterschiedlichen Stationen eintreffen. Genau solche zeitgleichen Peaks, Ausschläge in den Aufzeichnungskurven konnten wir 1982 kurz nach einer großen Sonneneruption feststellen und somit erstmals direkt solare Neutronen nachweisen.

Worin liegt für Sie der Unterschied zwischen der Hochenergiephysik und der Erforschung kosmischer Strahlung?

the size of the group:
the crucial difference between the high energy physics and cosmic ray research

Das ist ganz einfach. Am CERN arbeiten Forschungsteams bestehend aus Hunderten von Leuten, unsere internationale Forschergruppe zählt hingegen lediglich 6 Mitglieder. Unsere Arbeit nd insbesondere die Kommunikation gestaltet sich daher völlig anders.

Das heißt aber keinesfalls, daß wir nicht an vorderster Front Forschung betreiben. Gerade arbeitet die Gruppe bestehend aus Forschern hier aus Bern und unseren kanadischen Partner an einem kompakten Detektor für kosmische Strahlen. In diesem Kasten befinden sich Schichten von Karbonfasern. Die Faserrichtung der einzelnen Schichten stehen stets rechtwinklig zueinander. Augrund seiner zahlreichen Wasserstoffatome wirken die Karbonfasern als Szintilator, ein Stoff, der unter Bestrahlung Lichtblitze abgibt. Wenn eintreffendes Kernteilchen diesen Szintilatoren wechselwirken, entstehen Lichtblitze, die am Ende der Faser registriert werden. Somit läßt sich die Bahn eines Teilchens rekonstruieren. Ein solcher Detektor läßt sich aber nicht nur auf Stationen wie dem Jungfraujoch verwenden, sondern man könnte auch für Satellitenmissionen einsetzen.

Welche Rolle spielen Computer bei Ihrer Forschung?

we can't think away the computer

we depend always on the software

the software steadily develop by a worldwide collective of thousands of researchers

Bei uns ist der Computer nicht wegzudenken. Monte Carlo Simulationen gehören dabei zu unserem täglich Brot. Z.B. arbeiten wir mit Geant IV, dem Simulationsprogramm vom CERN.
Wir hängen extrem von der jeweiligen Software ab. Da tauchen auch Probleme auf, die schnell einem Mitarbeiter zwei Jahre seiner Promotion kosten können. Ein Diplomant hat bei uns z.B. erst nach sehr langer Zeit feststellen müssen, daß seine Simulation unter Geant nicht richtig funktionierte, weil sein System nach der Simulation mehr Energie besaß als im Ausgangszustand – was natürlich dem Energieerhaltungssatz widerspricht. So etwas passiert immer wieder, da man in der Physik darauf angewiesen ist, mit Näherungen zu arbeiten, da ansonsten die Operation sich angesichts der heutigen Rechenleistung zur Unberechenbarkeit potenzieren würden. Die Software entwickelt sich aber so stets durch die Tausende von Forschern, die auf der Welt damit arbeiten, fort.

Wie kamen Sie zur Kernphysik?

a key moment studying physics:
watching under a microscope a black star in a track plate

Ich hatte ein wesentliches Schlüsselerlebnis im Physikgrundstudium. Wir untersuchten Kernspurplatten unter dem Mikroskop. Da sah ich plötzlich ein schwarzes Sternchen. Es hatte also ein Event stattgefunden - ein Teilchen war also mit einem der Atomkerne der Photoschicht kollidiert und hat energiereich wechselgewirkt. Das Besondere an dieser Erfahrung war, daß ich vor meinen Augen das Ergebnis dieses Events gesehen habe.

Bei den Apparaten, die Sie derzeit auf dem Jungfraujoch verwenden, sehen die Ergebnisse nicht so anschaulich aus. Da sieht man lediglich Kurven.

the scintilator images will remain reconstructions

So wie wir auf dem Jungfraujoch Neutronen messen ist viel indirekter und abstrakter. Auch wenn mit dem geplanten Szintilator in Zukunft die Ergebnisse wieder bildhafter werden, so bleiben es Rekonstruktionen.
Bei der Kernspurplatte sieht das völlig anders aus. Das Event hat dort in der Fotoschicht stattgefunden. Das war tatsächlich da!

interview from April 2005 at Bern

Links for Prof. Dr. Erwin O. Flueckiger:
Cosmic Ray Group, Physikalisches Institut ,University of Bern/ CH

Naturforschende Gesellschaft Bern

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