Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit beschreibt eine Suche nach räumlichen
Anisotropien in der Ankunftsrichtungsverteilung der kosmischen
Strahlung. Die Datenbasis der Analyse bilden 450 Millionen Luftschauer
mit Energien oberhalb 20 TeV, die mit dem Szintillator-Feld des HEGRA
Experiments (17.9(\circ) west, 28.8(\circ) nord)
im Zeitraum von November 1993 bis Juni 1996 gemessen wurden.
Das siderische Dipolmoment der Ankunftsrichtungsverteilung wird mit der
Amplitude Asid=(0.11+/-0.01-0.08)% und der Phase
\Phisid=(23.9+/-0.2+/-2.7)h bestimmt. Die Abweichung des gemessenen
solaren Dipolmoment vom vorhergesagten solaren Compton-Getting-Effekt
wird zur Abschätzung der systematischen Unsicherheit der Amplitude
Asid verwendet.
Weitere Untersuchungen basieren auf zweidimensionalen Himmelskarten (Signifikanzkarten). Die Berechnung der Untergrunderwartung erfolgte
auf der Basis der Daten als Modellierung der Messung einer isotrop
verteilten kosmischen Strahlung unter Beachtung der realen
Meßbedingungen, wie zeitlich variable Detektorkonfiguration, effektive
Totzeit, Nachweiswahrscheinlichkeit in Horizontal- und Azimutwinkel und
Wettereinflüsse. Bei den Untersuchungen wird davon ausgegangen, daß
sich ein anisotropes Signal der kosmischen Gammastrahlung über dem
isotropen Untergrund der Teilchenstrahlung abzeichnet.
Himmelskarten werden für Suchradien von 0.5(\circ) bis 10(\circ)
erstellt. Auf keiner Raumwinkelskala (Suchradius 0.5(\circ) bis
10(\circ)) kann innerhalb der Sensitivität des Datensatzes eine
signifikante (>=5\sigma) Quelle nachgewiesen werden und die
Flußobergrenzen sind in guter Übereinstimmung mit anderen Analysen.
Die ermittelte Flußobergrenze eines Signals der galaktischen Ebene
schränkt den spektralen Verlauf der Gammastrahlung aus der Ebene
zwischen 50 GeV und 130 TeV im Vergleich zu Obergrenzen anderer
Experimente am stärksten ein. Als Quotient zur kosmischen Strahlung
stellt sich diese Obergrenze als
\Phi(\gamma)/\PhiKS(E>=42TeV) < 1.6*10-4 dar. Die
signifikanteste Bandstruktur ist der Gould-Gürtel, der sich mit
3.1\sigma im Gesamtdatensatz zeigt.
Die Suche nach einem photonischen Signal intergalaktischer Kaskaden,
initiiert durch die kosmische Strahlung höchster Energien, erbringt aus
der Überlagerung von 10 Positionen, an denen Schauer mit Energien
oberhalb der GKZ-Cutoffs gemessen wurden, eine positiven Signifikanz mit
einer Zufallswahrscheinlichkeit von 2.8%. Eine ausgedehnte (Radius
2.75(\circ) Quellregion (4.2\sigma) wird nahe der Position des
höchstenergetischen Schauers (Fly's Eye 320 EeV Schauer) mit eine
Zufallswahrscheinlichkeit von 1.8% gefunden. Unter der Hypothese, daß diese Überhöhung ein Signal einer intergalaktischen Kaskade darstellt
und von einer zeitlich kontinuierlich strahlenden Protonenquelle
gespeist wird, kann die Quellentfernung zu weniger als 27 Mpc berechnet
werden.
A search for spatial anisotropies of the cosmic ray arrival directions is performed. The analysis is based on 450 million airshowers with energies above 20 TeV, registered by the scintillator array of the HEGRA experiment (17.9(\circ) west, 28.8(\circ) north) between November 1993 and June 1996. Amplitude and phase of the sidereal dipolmoment are determined to Asid=(0.11+/-0.01-0.08)% and \Phisid=(23.9+/-0.2+/-2.7)h. The comparison of the measured dipolmoment on solar time scale with the predicted solar Compton-Getting effect is used to estimate the systematic uncertainty in sidereal dipolmoment. Further analyses are based on twodimensional sky maps. These sky maps express the significance of differences in background expectation and data distribution. The background expectation is calculated from the data as modeled measurement of a purely isotropic cosmic ray distribution, taking into account the conditions of the measurement. Attention is payed to variable detector setups, deadtime of the data acquisition, sensitivity in local coordinates and weather influences. Any anisotropic signal is expected to be caused by gamma rays in addition to an isotropic background of charged cosmic rays. Sky maps for search radii from 0.5(\circ) and 10(\circ) are described. No signal with a significance greater 5\sigma has been found for any solid angular scale. All flux upper limits are in good agreement with other analyses. The flux upper limit for gamma radiation from the galactic disk is the most limiting one for the spectral slope of gamma rays from the disk between 50 GeV and 130 TeV. The ratio of the upper limit and the cosmic ray flux is calculated to be \Phi(\gamma)/\Phicr(E>=42TeV) < 1.6*10-4. The most significant (3.1\sigma) extended structure is the Gould belt. A search for a photonic signal from intergalactic cascades, initiated by highest energy cosmic rays, is performed. The generic source created by superposition of arrival directions of 10 events above GKZ cutoff results in an excess with a chance probability of 2.8%. An extended source region (radius 2.75(\circ)) with a significance of 4.2\sigma is detected near the position of the highest energy event (Fly's Eye 320 EeV shower). The chance probability of this excess is 1.8%. Under the hypothesis, the signal is caused by an intergalactic cascade feed by a steady state proton source, we calculate the upper limit for the source distance to be 27 Mpc.