Kosmische Strahlung - Astronomie.

Kosmische Strahlung - Astronomie. 1 EINLEITUNG Kosmische Strahlung, auch Höhenstrahlung, hochenergetische Teilchenstrahlung, die aus dem Weltraum zur Erde gelangt. Kosmische Strahlung wird in Primär- und Sekundärstrahlung eingeteilt. Die Primärstrahlung besteht vorwiegend aus ionisierten Atomen, insbesondere aus Protonen und Alphateilchen, sowie Elektronen und Positronen. Diese Teilchen treten mit Teilchen der Erdatmosphäre in Wechselwirkung und verursachen so die Sekundärstrahlung. Diese besteht ebenfalls aus geladenen Teilchen, enthält aber auch Neutronen. Die kosmische Strahlung darf nicht mit der kosmischen Hintergrundstrahlung (auch Drei-KelvinStrahlung) verwechselt werden. 2 GESCHICHTE 1911 begann der US-Physiker Victor Franz Hess, elektrisch geladene Teilchen in der Erdatmosphäre mit Hilfe von Messinstrumenten in Freiballons zu erforschen. Dabei entdeckte er 1912 die Sekundärstrahlung. Hess vermutete eine ionisierende Strahlung aus dem Weltraum als Ursache für die geladenen Teilchen und konnte zeigen, dass die Ionisierung der Atmosphäre in größeren Höhen stärker ist als in niedrigeren. Seine Ergebnisse wurden 1913 von dem deutschen Physiker Werner Kolhörster bestätigt. Die kosmische Strahlung wurde zunächst als Hess'sche Strahlung bezeichnet, bis sie 1925 durch den US-Physiker Robert Andrews Millikan ihren bis heute gültigen Namen erhielt. Hess wurde für seine Arbeiten 1936 mit einer Hälfte des Physiknobelpreises ausgezeichnet. Die andere Hälfte ging an den US-Physiker Carl David Anderson, der 1932 das Positron in der kosmischen Strahlung entdeckte. 3 EIGENSCHAFTEN Die Primärstrahlung besteht zu etwa 87 Prozent aus Protonen (Atomkerne des Wasserstoffs), zu etwa 12 Prozent aus Alphateilchen (Heliumkerne) und ferner aus Ionen anderer Elemente sowie zu geringen Anteilen aus Elektronen, Positronen, Neutrinos und Photonen (z. B. in Form von Röntgen- oder Gammastrahlung). Stoßen die Teilchen der Primärstrahlung mit Teilchen der Erdatmosphäre zusammen, so entstehen Sekundärteilchen unterschiedlicher Art, die die Sekundärstrahlung darstellen. Die Sekundärstrahlung enthält Protonen, Neutronen, Elektronen, Photonen, Neutrinos und Mesonen. Die Teilchen der kosmischen Strahlung besitzen Energien, die von einigen Megaelektronenvolt (Mega: Millionen) bis zu einigen hundert Exaelektronenvolt (Exa: Trillionen) reichen. Nur ein Teil dieser Strahlung gelangt bis zur Erdoberfläche, der größte Teil bleibt in der Atmosphäre. Die Strahlungsintensität hängt von der geographischen Breite ab, da die geladenen Teilchen der Strahlung vom Erdmagnetfeld (siehe Erde) zu den Polen hin abgelenkt werden. Daher ist die kosmische Strahlung am Äquator am geringsten und an den Polen am stärksten nachweisbar. 4 QUELLE Die Quellen der kosmischen Strahlung sind noch nicht vollständig und zuverlässig bekannt. Die Sonne emittiert kosmische Strahlung geringer Energie zu Zeiten heftiger Eruptionen; jedoch sind diese Ereignisse bei weitem nicht häufig genug, um die gesamte kosmische Strahlung zu erklären. Als Hauptquellen gelten Supernovaausbrüche, Schwarze Löcher sowie Quasare oder Pulsare. Zumindest für die energiereichste kosmische Strahlung (oberhalb 4×1010 Gigaelektronenvolt) sind aktive Schwarze Löcher in Zentren von Galaxien verantwortlich, die sich relativ nahe der Milchstraße befinden. Die Teilchen der kosmischen Strahlung erhalten ihre zum Teil extrem hohen Energien vermutlich durch Schockwellen oder extrem starke Magnetfelder. Bearbeitet von: Maurice Wiederhold Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Alle Rechte vorbehalten.