Dr. Stefan Fröse schließt seine Promotion an unserem Lehrstuhl ab

Wir freuen uns, Dr. Stefan Fröse zum erfolgreichen Abschluss seiner Promotion an unserem Lehrstuhl gratulieren zu dürfen. In seiner Dissertation mit dem Titel „Does it Matter? Novel Background Modelling and First Application of Asimov Datasets for Dark Matter Searches in the Coma Dwarf Galaxy with MAGIC“ untersuchte er im Rahmen des Sonderforschungsbereich 1491 neue Methoden zur indirekten Suche nach Dunkler Materie anhand von Daten der MAGIC-Teleskope.

Dunkle Materie ist unsichtbar und noch nicht vollständig verstanden, aber man geht davon aus, dass sie eine Schlüsselrolle in der Strukturbildung des Universums spielt. Zahlreiche theoretische Modelle legen nahe, dass dunkle Materie in irgendeiner Weise mit den bekannten Teilchen des Standardmodells der Teilchenphysik wechselwirkt. Ein gängiger Kandidat für dunkle Materie ist das sogenannte „Weak Interacting Massive Particle" (WIMP), das in gewöhnliche Materie annihilieren und dabei Gammastrahlung erzeugen könnte. In Regionen mit hoher Dichte an Dunkler Materie, wie zum Beispiel in Zwerggalaxien, vermutet man eine erhöhte Produktion dieser Gammastrahlung.

Dr. Stefan Fröse beschäftigt sich in seiner Dissertation mit der Suche nach solcher, aus der Zwerggalaxie Coma Berenices stammender Gammastrahlung mit Hilfe von Daten der MAGIC-Teleskope. Da diese Teleskope das Licht von Teilchenschauern in der Erdatmosphäre beobachten, die durch eintreffende Gamma-Strahlen verursacht werden, nehmen sie auch viel Hintergrundrauschen von kosmischen Strahlen auf.

Um nach der Trennung von Gamma- und kosmischer Strahlung das mögliche Signal der Dunklen Materie vom verbleibenden Hintergrund zu unterscheiden, wurde die sogenannte „Exclusion-Rotation-Methode" entwickelt, mit der ein genaueres dreidimensionales Modell des Hintergrunds erstellt werden kann. Außerdem wurde in früheren Arbeiten nur die Energie der eintreffenden Teilchen untersucht. Die Arbeit von Dr. Stefan Fröse erweitert die Analyse um räumliche Informationen. Es ist das erste Mal, dass eine vollständige dreidimensionale Analyse dieser Art mit Daten einer von MAGIC beobachteten Zwerggalaxie durchgeführt wurde. Aufgrund der erhöhten Komplexität und der damit verbundenen großen Datenmenge wurden für eine effiziente Analyse neue Methoden benötigt. Daher wurden zum ersten Mal Asimov-Datensätze mit MAGIC-Daten verwendet, sodass deutlich weniger umfangreiche Simulationen benötigt wurden und Rechenleistung eingespart werden konnte. Diese neue Methode ist in das Python-Paket TITRATE implementiert.

Im Zuge der Dissertation wurde keine Evidenz für Dunkle Materie gefunden. Allerdings wurden mit Hilfe der neuen Methode verbesserte obere Grenzwerte für die Wechselwirkung von Dunkle-Materie-Teilchen bestimmt. Wir danken Stefan für seinen Beitrag zu unserer Forschung und wünschen ihm alles Gute für seine Zukunft!

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