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Kosmische Strahlung Vor hundert Jahren im Ballon entdeckt

Permanent prasseln kleinste Teilchen aus dem Weltall mit hoher Energie auf die Erdatmosphäre ein. Heute vor hundert Jahren wurde diese kosmische Strahlung von dem Physiker Victor Hess entdeckt - bei einer Ballonfahrt!

Stand: 07.08.2012

Victor Franz Hess landete am 7. August 1912 gegen Mittag mit seinem Wasserstoffballon im brandenburgischen Bad Saarow. Über 5.300 Meter weit hatte dieser den österreichischen Physiker in die Höhe getragen. Die Luft dort oben war dünn und eisig, aber die Mission war ein voller Erfolg: Auf seiner Ballonfahrt konnte Hess in der Höhe messen, dass die elektrische Leitfähigkeit der Atmosphäre wuchs und die Gammastrahlung zunahm. Die Ursache dieser Phänomene nannte er "Höhenstrahlung".

Ausgezeichnet mit dem Nobelpreis

Der Bedeutung seiner Entdeckung war sich Hess vermutlich nicht bewusst. Erst Jahre später stellte sich heraus, dass es sich bei der Höhenstrahlung um die Kosmische Strahlung handelt. Im Jahr 1936 erhielt er für seine Entdeckung schließlich den Nobelpreis für Physik. Sie legte den Grundstein für eine völlig neue Forschungsrichtung: die Hochenergie-Physik. Diese hat uns zum Beispiel die ersten experimentellen Hinweise auf das lang gesuchte Higgs-Teilchen geliefert.

Teilchenhagel aus dem All

Die Kosmische Strahlung ist eine Art Hagel aus kleinsten, energiereichen Teilchen. Pro Sekunde prasseln rund tausend von ihnen auf einen Quadratmeter der Atmosphäre ein. Etwa 87 Prozent der Teilchen sind Wasserstoffkerne, also Protonen. Zwölf Prozent sind Heliumkerne (Alpha-Teilchen), ein kleiner Rest besteht aus Atomkernen schwererer Elemente.

Wenn die Kosmische Strahlung auf die Gasmoleküle der Atmosphäre trifft, entsteht eine Vielzahl von Sekundärteilchen wie Protonen, Neutronen, Elektronen und Photonen. Von diesen kommt aber nur ein sehr kleiner Teil an der Erdoberfläche an. In Deutschland ist die Kosmische Strahlung daher nur für rund zehn Prozent der Strahlungsbelastung verantwortlich.

Aus der Tiefe das Weltraums

Das "High Energy Stereoscopic System" in Namibia trägt zu Ehren von Victor Hess den Namen "H.E.S.S."

Woher die Kosmische Strahlung stammt, ist bis heute nicht vollständig geklärt. Teilchen, die mit relativ geringer Energie auf die Atomsphäre treffen, stammen von der Sonne. Sogenannte Tscherenkow-Teleskope wie das H.E.S.S. in Namibia untersuchen, ob die Reste von Supernovae oder Doppelsternsysteme die Ursache kosmischer Strahlung sein könnten.

Geheimnisvolle Gammastrahlenquellen

Bild eines Teilchenschauers, beobachtet von H.E.S.S. II (Mitte) und den vier H.E.S.S. I-Teleskopen

Die energiereichste Kosmische Strahlung kommt vermutlich von außerhalb der Milchstraße. Der Durchmesser unserer Galaxie ist zu klein und ihr Magnetfeld zu schwach, um geladene Teilchen mit derart hohen Energien zu produzieren. Möglicherweise sind aktive Galaxien oder noch nicht erforschte Gammastrahlungsausbrüche die Quellen dieser rätselhaften Kosmischen Strahlung.


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