Das Weltraumteleskop DAMPE (Dark Matter Particle Explorer) hat einen bedeutenden Durchbruch in der Erforschung kosmischer Strahlung erzielt. Die international besetzte Mission, an der die Universität Genf maßgeblich beteiligt ist, identifiziert in den Energiemessungen der Teilchen ein universelles Merkmal. Die Ergebnisse dieser Studie wurden kürzlich im Fachjournal Nature veröffentlicht und werfen neues Licht auf die Herkunft sowie die Ausbreitung dieser extrem energiereichen Teilchen im All. Kosmische Strahlung besteht primär aus Protonen, enthält aber auch Helium-, Kohlenstoff-, Sauerstoff- und Eisenkerne. Sie übertrifft die Energien von Teilchen, die an irdischen Beschleunigern erzeugt werden, bei Weitem. Obwohl ihre Entstehung bereits vor einem Jahrhundert entdeckt wurde, bleibt ihre genaue Quelle weiterhin ein Rätsel. Experten vermuten, dass Phänomene wie Supernovae, Schwarze-Loch-Jets oder Pulsare für die Beschleunigung verantwortlich sind. Seit der Start im Dezember 2015 untersucht das DAMPE-Teleskop diese Phänomene mit dem Ziel, die Natur und den Ursprung der Strahlung aufzuklären. Durch die Analyse hochpräziser Messungen stießen die Wissenschaftler darauf, dass alle untersuchten Atomkerne ein gemeinsames Verhalten aufweisen. Ab einer bestimmten Energie nimmt die Anzahl der Teilchen schneller ab als bisher erwartet, ein Effekt, der als spektrale Aufweichung bezeichnet wird. Dieser Übergang tritt bei einer spezifischen Größe von etwa 15 Tera-Volt (TV) auf, gemessen an der sogenannten Starrheit des Teilchens. Die Starrheit beschreibt den Widerstand der Teilchenbahn gegen magnetische Felder. Die Beobachtung dieses gemeinsamen Strukturmerkmals bei diesem Wert stützt Modelle, die besagen, dass die Beschleunigung und der Transport kosmischer Strahlung von der Starrheit der Teilchen abhängen. Im Gegensatz dazu werden alternative Theorien, die die Energie pro Nukleon als entscheidenden Faktor betrachten, durch diese Messungen mit einer statistischen Signifikanz von über 99,999 % ausgeschlossen. Dies stellt eine klare Unterscheidung zwischen den bisherigen theoretischen Ansätzen dar und schränkt die Möglichkeiten zur Erklärung der Teilchenphysik erheblich ein. Das Team der Universität Genf spielte eine zentrale Rolle bei dieser Entdeckung. Die Forscher entwickelten fortschrittliche Techniken der künstlichen Intelligenz, um die detektierten Ereignisse zu rekonstruieren, und trugen zu wichtigen Messungen des Protonen- und Heliumflusses sowie zur Analyse von Kohlenstoff bei. Zudem führte die Gruppe die Entwicklung eines der wichtigsten Detektorsysteme von DAMPE, des Silizium-Wolfram-Trackers (STK), an. Dieses Instrument ist entscheidend für die präzise Rekonstruktion von Teilchentrajektorien und die Messung ihrer Ladung. Diese Ergebnisse markieren einen wichtigen Schritt hin zu einem umfassenderen Verständnis des Ursprungs kosmischer Strahlung und der Mechanismen, die deren Ausbreitung in der Galaxie steuern. Sie liefern neue experimentelle Einschränkungen für Modelle zur Beschleunigung in astrophysikalischen Quellen und zum Transport von Teilchen im interstellaren Medium. Damit wird der Weg für eine genauere Beschreibung von Populationen hochenergetischer Teilchen geebnet. Auch wenn das Teleskop ursprünglich nach Dunkler Materie sucht, haben die Daten nun die Astrophysik der kosmischen Strahlung vorangebracht und helfen, fundamentale Fragen über die energiereichsten Prozesse im Universum zu beantworten.