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Ultrahochenergetische kosmische Strahlung: Wie erstaunlich energiereich ist sie?
Kosmische Strahlung oder Himmelsteilchen sind hochenergetische Teilchen oder Teilchengruppen, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegen. Sie existieren hauptsächlich in Form von Protonen oder Atomkernen. Zu ihren Quellen gehören die Sonne, Regionen außerhalb unserer eigenen Milchstraße und entfernte Galaxien. Wenn diese kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre trifft, entsteht eine Reihe von Sekundärteilchen. Einige erreichen die Oberfläche, die meisten werden jedoch von der Erdmagnetosphäre zurück in den Weltraum reflektiert.
Die Entdeckung der kosmischen Strahlung lässt sich bis ins Jahr 1912 zurückverfolgen. Victor Hess entdeckte dieses Phänomen in einem Ballonexperiment und erhielt 1936 den Nobelpreis für Physik.
In den letzten Jahren haben Fortschritte in der Technologie, insbesondere seit dem Start der ersten künstlichen Satelliten Ende der 1950er Jahre, direkte Messungen der kosmischen Strahlung möglich gemacht. Wenn hochenergetische Teilchen aus dem Universum auf die Erdatmosphäre treffen, lösen sie eine Reihe von Reaktionen aus und erzeugen eine große Anzahl sekundärer Teilchen, darunter Mikrometer und Mesonen. Die Erforschung dieser Teilchen ist für die aktuelle Entwicklung der Astrophysik von großer Bedeutung.
Die Energiequelle der kosmischen Strahlung
Die Energie der kosmischen Strahlung hat in der wissenschaftlichen Gemeinschaft große Aufmerksamkeit erregt, insbesondere aufgrund ihrer Auswirkungen auf die Mikroelektronik und möglichen Schäden an der Lebensumwelt. Insbesondere kann die Energie dieser ultrahochenergetischen kosmischen Strahlung 3 × 10^20 eV erreichen, was mit der Entwurfsenergie der vom Large Hadron Collider beschleunigten Teilchen (14 TeV bzw 1,4 × 10^13 eV), was fast 21 Millionen Mal höher ist.
Die energiereichste bekannte ultrahochenergetische kosmische Strahlung, wie beispielsweise Ereignisse, die als OMG-Partikel bezeichnet werden, hat eine Energie, die der kinetischen Energie eines Baseballs entspricht, der sich mit 90 Kilometern pro Stunde (56 Meilen pro Stunde) bewegt.
Diese kosmische Strahlung stammt aus verschiedenen Quellen und Wissenschaftler glauben, dass Supernova-Explosionen eine wichtige Quelle kosmischer Strahlung sein könnten. Darüber hinaus sind auch hochenergetische Teilchen aus aktiven Galaxienkernen potenzielle Quellen kosmischer Strahlung.
Die Zusammensetzung der kosmischen Strahlung
Von der wichtigsten kosmischen Strahlung sind etwa 99 % Kerne ohne Elektronenhülle und etwa 1 % sind unabhängige Elektronen. Davon sind etwa 90 % Protonen, 9 % sind Heliumkerne (auch Alphateilchen genannt) und die restlichen 1 % sind Kerne schwererer Elemente, sogenannte HZE-Ionen. Dieses Verhältnis variiert mit dem Energiebereich der kosmischen Strahlung, wobei ein sehr geringer Anteil stabile Antimaterieteilchen wie Positronen oder Antiprotonen sind.
Die Geschichte und der Entdeckungsprozess der kosmischen Strahlung
Nachdem Henri Becquerel 1896 die Radioaktivität entdeckte, glaubte man allgemein, dass die Ionisierung in der Atmosphäre nur durch radioaktive Strahlung terrestrischer Elemente zustande kam. Im Jahr 1909 zeigten jedoch Experimente von Theodore Wolfe mit Höhenballons, dass die Strahlungsintensität mit zunehmender Höhe tatsächlich zunimmt, eine Entdeckung, die schließlich zu einer eingehenden Untersuchung der kosmischen Strahlung führte.
Im Jahr 1912 bestätigte Hess‘ Ballonexperiment, dass hochenergetische Strahlung nicht nur von der Sonne, sondern auch aus dem Weltraum kommt. Diese Entdeckung veränderte unser Verständnis der kosmischen Strahlung.
Arten der kosmischen Strahlung
Kosmische Strahlung kann in zwei Haupttypen unterteilt werden: galaktische kosmische Strahlung (hochenergetische Teilchen, die ihren Ursprung in der Milchstraße haben) und extragalaktische kosmische Strahlung (die von außerhalb der Milchstraße ausgeht). Von beiden Arten gelten auch von der Sonne verursachte hochenergetische Teilchen als wichtige Quelle, die meisten Hinweise auf kosmische Strahlung beziehen sich jedoch auf Flüsse von außerhalb des Sonnensystems.
Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie geht unsere Forschung zur kosmischen Strahlung weiter. Insbesondere im Bereich der Erforschung ultrahochenergetischer kosmischer Strahlung wird erwartet, dass verschiedene Experimente weitere Geheimnisse über das Universum enthüllen.
In diesem Prozess der Erforschung des Unbekannten wecken Fragen nach der Quelle und Energie der kosmischen Strahlung immer noch unsere Neugier, was eine Frage aufwirft, über die es sich zu denken lohnt: Werden wir in Zukunft in der Lage sein, die tieferen Geheimnisse der kosmischen Strahlung zu enthüllen? /p>
