Die großen Fragen der Astroteilchenphysik

Die Astroteilchenphysiker:innen verwenden Detektoren, um Teilchen zu vermessen, die von außerhalb der Erde – meist auch von außerhalb des Sonnensystems – zu uns kommen. Sie tun das, um die Antworten auf Fragen wie die folgenden zu finden:

• Teilchen und Atomkerne aus dem Weltraum habe oft riesige Energien – millionenfach größer, als sie in Teilchenbeschleunigern wie dem LHC am CERN erreicht werden. Wie können Teilchen auf diese unvorstellbaren Energien gebracht werden, und wo spielen sich diese Vorgänge ab?
• Woraus besteht die Dunkle Materie?
• Was können wir aus den Daten unserer Experimente über Neutrinos, ihre Massen, und Oszillationen lernen?
• Wie können wir erklären, warum es im Universum mehr Materie (Teilchen) als Antimaterie (Antiteilchen) gibt, obwohl beim Urknall wohl beide in gleichen Mengen erzeugt wurden?
• Was verrät uns das Zusammenspiel von Messungen verschiedener Teilchensorten und von Gravitationswellen über das Universum ("Multimessenger-Astronomie")?