Die ehemalige GFZ Mitarbeiterin Hayley Allison erhält den Karl-Scheel-Preis für ihre Arbeit über Elektronen des Strahlungsgürtels der Erde. Sie ist die erste Forschende des GFZ, die mit diesem Preis der Berliner Physikalischen Gesellschaft ausgezeichnet wird. Der Karl-Scheel-Preis ist die höchste Auszeichnung der Berliner Physikalischen Gesellschaft und wird an Physiker:innen in allen Stadien der Karriere verliehen.

Hayley Allisons preisgekrönte Forschung

Bei ihrer Tätigkeit am GFZ arbeitete Hayley Allison daran, den Ursprung der energiereichsten Teilchen, der sogenannten ultra-relativistischen Elektronen, zu verstehen. Diese sehr energiereichen Teilchen werden durch das Erdmagnetfeld in den Strahlungsgürteln (zwei donutförmige Regionen) der erdnahen Weltraumumgebung eingefangen. Ultra-relativistische Teilchen sind sowohl für Satelliten als auch für Menschen im Weltraum gefährlich.

Die erste Forschungsfrage, der sich Hayley Allison in den letzten Jahren widmete, war, wie Elektronen im Strahlungsgürtel auf so große Energien beschleunigt werden. In ihrer Veröffentlichung in Nature Communications (Allison und Shprits, 2020, Nat. Commun.) konnte sie eindeutig zeigen, dass Elektronen im Strahlungsgürtel auf sehr hohe Energien lokal beschleunigt werden können. Diese bahnbrechende Studie zeigte, dass die Magnetosphäre wie ein sehr effizienter Teilchenbeschleuniger funktioniert. Die Magnetosphäre beschleunigt die Elektronen auf so genannte ultra-relativistische Energien, und die Elektronen erreichen diese unglaublichen Energien lokal, im Herzen der Gürtel, indem sie all diese Energie aus Plasmawellen aufnehmen.

Die zweite, damit zusammenhängende Forschungsfrage von Allison Hayley beschäftigte sich damit, welches die besonderen Bedingungen in den Strahlungsgürteln sind, die eine Beschleunigung auf so hohe Energien ermöglichen. In ihrer jüngsten Arbeit (Allison et al., 2021) präsentiert Allison eine neuartige Analyse der Daten der Van-Allen-Sonden-Mission. Sie fand heraus, dass die zugrundeliegende Plasmadichte die Elektronenbeschleunigung auf ultra-relativistische Energien in den Strahlungsgürteln der Erde beeinflusst.

Diese Erkenntnisse haben wichtige Konsequenzen für das Verständnis der Entstehung der ultra-relativistischen Strahlungsgürtelkomponente und eröffnen neue Wege für die zukünftige Forschung. Ihre Studien können auch erklären, wie die Strahlungsgürtel-Elektronen für die Planetenumgebungen beschleunigt werden und möglicherweise in den entfernten Ecken des Universums beschleunigt werden, wo Raumsonden nicht hinkommen. Das von Hayley Allison gewonnene physikalische Verständnis der Elektronen-Beschleunigung trägt bereits dazu bei, bessere Instrumente zur Vorhersage des Weltraumwetters und zum Schutz von Weltraumanlagen zu entwickeln. Für ihre bahnbrechende Arbeit und auch zukünftige Forschung erhielt Dr. Hayley Allison nun den Preis.

Der Karl-Scheel-Preis der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin wird seit 1958 jährlich für herausragende wissenschaftliche Leistungen verliehen. Die Preisträger:innen erhalten die Karl-Scheel-Medaille sowie 5.000 Euro.

geändert am: 31.07.2023