Jim Cronin über Kosmische Strahlung

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Blick über den Plasmarand
Zündspannung

Nachdem es in den letzten Tagen im Physik-Bereich der Lindau-Nobelpreisträgertagung eher um Teilchenphysik und den LHC ging, habe ich heute den Plenarvortrag und die Diskussion am Nachmittag von/mit James Cronin angeschaut. Prof. Cronin hat 1980 den Nobelpreis für Symmetriebrechung beim K-Mesonen-Zerfall erhalten, beschäftigt sich jetzt aber mit kosmischer Strahlung: den Teilchen, die aus dem Weltraum auf die Erdatmosphäre treffen.

Dazu arbeitet er jetzt beim Auger-Observatorium. Dieses Observatorium befindet sich in Argentinien und besteht aus einer großen Menge Wassertanks, die die Teilchen nachweisen können, die entstehen, wenn kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre trifft. Außerdem gibt es einige Fluoreszenzdetektoren, die das gleichzeitig entstehende Leuchten der Atmosphäre untersuchen.

Mithilfe dieses Observatorium ist es gelungen, den sogenannten GZK-Cutoff nachzuweisen: Bei extrem hohen Energien erreichen weniger Teilchen als erwartet die Erde. Das liegt daran, dass die Teilchen so lange zur Erde unterwegs sind, dass sie Zeit haben, mit den Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung zu streuen.

Noch spannender ist das Ergebnis, dass es mit dem Auger-Observatorium gelungen ist, zu zeigen, dass mehr hochenergetische Teilchen aus Regionen des Himmels kommen, in denen es sogenannten "AGNs" gibt. AGN steht für "Active Galactic Nuclei", also Zentren von Galaxien, die hell leuchten. Quasare gehören z.B. dazu.

Damit wäre also ein Hinweis auf den bisher rätselhaften Ursprung dieser Teilchen gegeben. Allerdings ist diese Korrelation nach der Publikation deutlich zurückgegangen, ein Effekt, den sich auch Cronin nicht erklären kann – er führt es auf eine Laune der Natur zurück. Die Korrelation ist auf alle Fälle noch vorhanden, wenn auch nicht mehr zu stark.

So langsam geht unsere Konferenz hier nun auch schon dem Ende entgegen. Morgen steht noch der Ausflug nach Lindau an. Ich hoffe, dass viele Nobelpreisträger sich dort anschließen werden.

Mierk Schwabe

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Erhöht man die Spannung zwischen zwei Elektroden, die ein Gas umgeben, beginnt das Gas irgendwann zu leuchten: Freie Elektronen im Gas haben genug Energie, um die Gasteilchen zu ionisieren und noch mehr Elektronen aus den Atomen zu schlagen. Ein Plasma wurde gezündet, die Zündspannung ist erreicht. Gibt man nun noch zusätzlich Mikrometer große Teilchen in das Plasma, erhält man ein sogenanntes "Komplexes Plasma", mit dem ich mich zunächst als Doktorand und Post-Doc am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und nun an der University of California in Berkeley beschäftige. In diesem Blog möchte ich sowie ein wenig Einblick in den Alltag im Forschungsinstitut bieten, als auch über den (Plasma)-Rand hinaus blicken. Mierk Schwabe

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