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Schule > Physik > Astronomie > Kosmische Strahlung

Teilchenastronomie

Gliederung:
1. 2. Einteilung der Teilchenastronomie Teilgebiete 2.1. Gammaastronomie 2.2. Kosmische Strahlung 2.3. Dunkle Materie 2.4. Neutrino- Astro
Einteilung der Teilchenastronomie
Kosmische Strahlung

Geschichtliches
1896: Beqcuerel entdeckt die Radioaktivität; Annahme das die ionisierende Strahlung auf der Erde von der Erdkruste ausgeht Erde wird fortlaufend von energiereicher Strahlung aus dem Weltraum getroffen ------> diese Strahlung wurde mit zunehmender Höhe stärker ------> extraterrestrischer Ursprung dieser ,Strahlung"

1912; Viktor Hess:
1917;Dimitry Skobelzyn: erste photographische Aufnahmen von Sekundärteilchen 1. Hälfte des 20. JH's: Entdeckung von zuvor unbekannten Teilchen aus der Sekundärstrahlung (Positronen, Myonen, Pionen) Möglichkeit zur Erforschung von Elementarteilchen in Teilchenbeschleunigern (zuvor war die Kosmische Strahlung die einzige Möglichkeit)

ab 1950:
Zusammensetzung und Gliederung Def.: Geladene Teilchen die die Erde aus dem Weltraum treffen.
die in der kosmischen Strahlung vorkommenden Energien überstreichen einen Bereich von einigen 1000 eV bis zu über 1020 eV- der höchsten je im Universum gemessenen Energie!!! Gliederung in: primäre kosmische Strahlung sekundäre kosmische Strahlung
Primärteilchen

Zstzg.: davon:
98 % Atomkerne
87 % Wassertoffkerne 12 % Heliumkerne 1 % schwere Kerne

und:
2% Elektronen
werden im Gegensatz zu Sekundärteilchen mit Sonden oder direkt an Raumstationen etc. gemessen

Sekundärteilchen
Entstehung durch Auftreffen der primären Kosmischen Strahlung auf die Erdatmosphäre Kernreaktion mit Stickstoff- und Sauerstoffatomen Entstehung von Protonen, Neutronen und geladenen und neutralen Pionen weitere Kernreaktionen und Entstehung von regelrechten ,Teilchenschauern" Nachweis nun auf der Erde möglich im Mittel treffen pro Sekunde 200 Sekundärteilchen pro Sekunde auf einen m² der Erdoberfläche

Nachweis
Nachweis der Teilchen auf der Erde ist stark abhängig vom Energiebereich, in der die Teilchen Nachgewiesen werden soll (s. Abb.) je höher die Energie der Strahlung, desto seltener werden die Teilchen bei Energien bis zu 1015 eV ------> kosmische Strahlung wird direkt mit Detektoren an hochfliegenden Ballonen am oberen Rand der Atmosphäre (ca. 40 km Höhe) oder mit weltraumgestützten Experimenten (Space Shuttle, Satelliten) nachgewiesen höhere Energien Teilchenfluß sehr klein große Nachweisflächen und lange Messzeiten werden benötigt solche derartige Detektoranlagen nur am Erdboden realisierbar ------> Nachweis der Kosmischen Strahlung durch die Sekundärteilchen
Vorteil der Kosmischen Strahlung
Elementarteilchen aus dem tiefsten Universum können registriert und erforscht werden; wichtige Teilchen zur Erforschung von Supernovas etc.
Nachteil der Kosmischen Strahlung
durch die Ladung der Teilchen erfolgt eine vielfache Ablenkung an Magnetfeldern im Universum fallen isotrop (ohne Hinweise auf ihre Quelle) auf die Erde man kann Informationen über den Ursprung der Teilchen nur aus der Elementzusammensetzung und dem Energiespektrum der Kosmischen Strahlung finden
Herkunft der Kosmischen Strahlung
bisher sind wissenschaftlich als Herkunft der Kosmischen Strahlung nur Supernovaexplosionen fundiert; auch die Sonne trägt einen kleinen Anteil dazu bei allerdings herrschen Annahmen über andere Quellen und ihr Auftreten im Energiespektrum: wissenschaftlich fundiert: Teilchen, deren Energie weniger als 1016 eV betragen, stammen größtenteils von Supernovaexplosionen, weniger von der Sonne höherenergetische Teilchen ab 1019 eV kommen wahrscheinlich durch Schwarze Löcher, Neutronensterne und Quasare zu uns ----------> solche Energien können nicht ansatzweise in einem Teilchenbeschleuniger erzeugt werden ----------> die Herkunft dieser höchstenergetischen Teilchen stellt gleichzeitig den größten Teilchenbeschleuniger des Universums dar

Hypothesen:

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