{"id":2689,"date":"2023-07-03T14:53:25","date_gmt":"2023-07-03T14:53:25","guid":{"rendered":"https:\/\/lamarr-institute.org\/2023\/07\/03\/bahnbrechender-durchbruch-in-der-astrophysik-maschinelles-lernen-revolutioniert-die-neutrino-detektion\/"},"modified":"2024-11-28T09:11:32","modified_gmt":"2024-11-28T09:11:32","slug":"bahnbrechender-durchbruch-in-der-astrophysik-maschinelles-lernen-revolutioniert-die-neutrino-detektion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lamarr-institute.org\/de\/news\/bahnbrechender-durchbruch-in-der-astrophysik-maschinelles-lernen-revolutioniert-die-neutrino-detektion\/","title":{"rendered":"Bahnbrechender Durchbruch in der Astrophysik: Maschinelles Lernen revolutioniert die Neutrino-Detektion"},"content":{"rendered":"\n

Die Astroteilchenphysik hat einen wegweisenden Fortschritt erlebt \u2013 dank der Implementierung modernster Methoden des Maschinellen Lernens (ML). Der Kern dieser neuen Entdeckung liegt darin, die Geheimnisse der Neutrinos zu entr\u00e4tseln und ihr immenses Potenzial zu nutzen, um das Universum besser zu verstehen. W\u00e4hrend bislang nur Neutrinos aus fernen Galaxien nachgewiesen wurden, konnten die Vorhersagen \u00e4hnlicher Teilchenstrahlung f\u00fcr unsere Milchstra\u00dfe nun erstmals mithilfe moderner maschineller Lernverfahren best\u00e4tigt werden. Die ML-Methode, die daf\u00fcr verwendet wurde, wurde ma\u00dfgeblich von Lamarr-Forschenden entwickelt. Sie gestattet den ersten Neutrino-Blick der Menschheit auf unsere eigene Heimatgalaxie.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Neutrinos haben im Gegensatz zu Lichtstrahlen die einzigartige F\u00e4higkeit, m\u00fchelos Materie zu durchdringen, da sie nahezu masselos sind. Sie werden daher nicht abgelenkt und erlauben R\u00fcckschluss auf ihren kosmischen Ursprung in den Weiten des Alls, sofern  ihre Bahn und Energie pr\u00e4zise bestimmt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Der IceCube-Detektor \u2013 ein ehrgeiziges Projekt, das 2010 nach nur sechs Jahren Bauzeit am S\u00fcdpol in Betrieb genommen  wurde \u2013 spielt eine entscheidende Rolle bei der Erforschung der Neutrinos. Ausgestattet mit Digitalen Optischen Modulen (DOMs) dient das Experiment dazu, die schwer fassbaren Teilchen zu erfassen. Die Detektion von Neutrinos ist jedoch keine einfache Aufgabe. Unter einem beeindruckenden Ansturm von 2700 Myonen pro Sekunde erscheint im Mittel nur ein astrophysikalisches Neutrino pro Tag. Das \u00fcberw\u00e4ltigende Hintergrundrauschen erschwert die Angelegenheit weiter, da Neutrinos aus den fernen Bereichen des Universums diejenigen aus unserer eigenen Milchstra\u00dfe \u00fcberschatten.<\/p>\n\n\n\n

Hier kommt der Einsatz von Maschinellem Lernen ins Spiel, welcher neue M\u00f6glichkeiten zur Entschl\u00fcsselung dieses kosmischen R\u00e4tsels er\u00f6ffnet hat. Mirco H\u00fcnnefeld, eine f\u00fchrende Pers\u00f6nlichkeit in diesem Vorhaben, setzte eine Reihe von Convolutional Neural Networks (CNNs), gest\u00e4rkt durch Decision Trees, f\u00fcr die Neutrino-Auswahl ein. Dieser bahnbrechende Ansatz f\u00fchrte zu einer bemerkenswerten Steigerung: 30-mal mehr Neutrinos wurden im Vergleich zu fr\u00fcheren Studien entdeckt. Diese datengesteuerte Suche nach Neutrinos wurde durch zuf\u00e4llige Experimente an umfangreichen Datens\u00e4tzen verifiziert. Die Resultate der zugrundeliegenden Studie wurden im Science Magazin (30. Juni 2023)<\/a> ver\u00f6ffentlicht (Paywall).<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n
\n
<\/div>
<\/div>

Sie sehen gerade einen Platzhalterinhalt von YouTube<\/strong>. Um auf den eigentlichen Inhalt zuzugreifen, klicken Sie auf die Schaltfl\u00e4che unten. Bitte beachten Sie, dass dabei Daten an Drittanbieter weitergegeben werden.<\/p> Mehr Informationen<\/a> <\/div>

Inhalt entsperren<\/a> Erforderlichen Service akzeptieren und Inhalte entsperren<\/a> <\/div> <\/div> <\/div><\/div>\n<\/div>
Ein neuer Blick auf unsere Galaxie.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n

Die erfolgreiche Anwendung von Maschinellem Lernen hat zu einer erheblichen Verbesserung der Neutrino-Rekonstruktion gef\u00fchrt, die etwa 75 Jahre herk\u00f6mmlicher Detektionszeit einspart. Die verwendete Methode wurde ma\u00dfgeblich von Lamarr-PI Prof. Dr. Dr. Wolfgang Rhode und seiner Astroteilchenphysik-Gruppe an der Technischen Universit\u00e4t Dortmund in Zusammenarbeit mit Lamarr-Gr\u00fcndungsdirektorin Prof. Dr. Katharina Morik und ihrer KI-Gruppe am Sonderforschungsbereich 876<\/a> weiterentwickelt.<\/p>\n\n\n\n

Die Zukunft f\u00fcr die Synergien von Maschinellem Lernen und Astroteilchenphysik sieht \u00e4u\u00dferst vielversprechend aus. Die Zusammenarbeit hat bereits zu einem Open-Access-Buch gef\u00fchrt, das in Bildungseinrichtungen verwendet werden kann und das Wissen in diesem aufstrebenden Bereich weiter verbreitet: <\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n
\n
\n
\"-<\/a><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
\n

Mit dem interdisziplin\u00e4ren Forschungsfeld der Astrophysik unter der Leitung von Wolfgang Rhode nimmt das Lamarr-Institut eine Vorreiterrolle in der Partnerschaft zwischen KI und Astroteilchenphysik ein und treibt innovative Forschung in diesem Bereich voran. Diese Verschmelzung von Disziplinen markiert ein bedeutendes Kapitel in der Erforschung unseres Kosmos, bei dem Maschinelles Lernen und Astroteilchenphysik Hand in Hand gehen, um die Geheimnisse der Neutrinos zu entschl\u00fcsseln. <\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n

Die Verk\u00fcndung der Ergebnisse vom 29.Juni 23 unter Beteiligung von Wolfgang Rhode und Mirco H\u00fcnnefeld kann hier in voller L\u00e4nge angesehen werden (Aufzeichnung):<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n
\n
<\/div>
<\/div>

Sie sehen gerade einen Platzhalterinhalt von YouTube<\/strong>. Um auf den eigentlichen Inhalt zuzugreifen, klicken Sie auf die Schaltfl\u00e4che unten. Bitte beachten Sie, dass dabei Daten an Drittanbieter weitergegeben werden.<\/p> Mehr Informationen<\/a> <\/div>

Inhalt entsperren<\/a> Erforderlichen Service akzeptieren und Inhalte entsperren<\/a> <\/div> <\/div> <\/div><\/div>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n
<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Die Astroteilchenphysik hat einen wegweisenden Fortschritt erlebt \u2013 dank der Implementierung modernster Methoden des Maschinellen Lernens (ML). Der Kern dieser neuen Entdeckung liegt darin, die Geheimnisse der Neutrinos zu entr\u00e4tseln und ihr immenses Potenzial zu nutzen, um das Universum besser zu verstehen. W\u00e4hrend bislang nur Neutrinos aus fernen Galaxien nachgewiesen wurden, konnten die Vorhersagen \u00e4hnlicher Teilchenstrahlung f\u00fcr unsere Milchstra\u00dfe nun erstmals mithilfe moderner maschineller Lernverfahren best\u00e4tigt werden. Die ML-Methode, die daf\u00fcr verwendet wurde, wurde ma\u00dfgeblich von Lamarr-Forschenden entwickelt. Sie gestattet den ersten Neutrino-Blick der Menschheit auf unsere eigene Heimatgalaxie.<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":2621,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[175],"tags":[],"class_list":["post-2689","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-wissenschaft"],"acf":[],"publishpress_future_workflow_manual_trigger":{"enabledWorkflows":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/lamarr-institute.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2689","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/lamarr-institute.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/lamarr-institute.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lamarr-institute.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lamarr-institute.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2689"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/lamarr-institute.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2689\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lamarr-institute.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/2621"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/lamarr-institute.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2689"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/lamarr-institute.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2689"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/lamarr-institute.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2689"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}