Höhenstrahlun g Der Jesuitenpater Theodor Wulf zeigt mit einem Elektrometer, dass die Leitfähigkeit der Luft auf dem Eiffelturm (300 m) geringer ist als auf der Erde, aber höher als erwartet. Die Beobachtung ionisierender Strahlung in Erdnähe wurde zunächst durch die natürliche Radioaktivität der Erde erklärt. Viktor Hess zeigt in Ballonexperimenten in 5 km Höhe, dass die Strahlungsintensität mit der Höhe zu nimmt, die Strahlung also außerhalb der Erde ihren Urpsrung hat. Dafür erhält er 1936 den Nobelpreis für Physik Kosmische Strahlung = geladene Teilchen aus dem Weltall, besteht zu 98%Atomkerne (87% Wasserstoffkerne, 12% Heliumkerne, 1% schwere Kerne) 2%Elektronen 2%Elektronen <2%Myonen... Photonen... Das Energiespektrum der Teilchen reicht bis zu eV. Ein Rätsel ist bis heute der genaue Ursprung solch hochenergetischer Strahlung Myonen entstehen außerdem in etwa 13 km Höhe aus dem Zerfall von hochenergetischen Pionen und fliegen mit 99.9% der Lichtgeschwindigkeit auf die Erde zu. Nach den Gesetzen der klassischen Physik können sie die Erde nicht erreichen, werden aber in hoher Rate beobachtet. Die Erklärung für dieses Paradoxon liefert Albert Einstein 1905 mit der speziellen Relativitätstheorie V. Hess Physik Nobelpreis Kosmische Strahlung in der Nebelkammer Die Nebelkammer der Fakultät Physik Finanziert durch die Fakultät Physik und die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Ariane Frey Prof. Dr. Markus Klute Prof. Dr. Arnulf Quadt ein Angebot der Firma PHYWE Systeme GmbH & Co. KG Feierliche Einweihung am 27. Oktober 2008 Funktionsweise der Nebelkammer (1) (2) Nebelkammern eignen sich hervorragend zur Beobachtung der natürlichen Umgebungsstrahlung, also das, was uns Tag für Tag umgibt. Dabei unterscheidet man die kosmische Strahlen und die natürliche Radioaktivität der Erde. Obwohl diese Strahlung sehr schwach ist, kann dank des kontinuierlichen Betriebs und der großen Beobachtungsfläche in einer Nebelkammer ständig ein wechselndes Bild vieler gleichzeitig vorhandener Teilchenbahnen bestaunt werden. Ob α-Teilchen (1), Protonen (2), β-Teilchen (3), oder Myonen (4), alle elektrisch geladene Teilchen können in der Nebelkammer beobachtet werden. Die geladenen Teilchen ionisieren das mit Alkohol übersättigte Gas, wodurch kleine Kondensationströpfchen entstehen. Entlang der Flugbahnen der Teilchen entstehen Nebelspuren, ähnlich den Kondensstreifen, die Flugzeuge in der oberen Atmosphäre erzeugen (5). In der Nebelkammer sinken die Nebelspuren langsam nach unten und verschwinden vor dem Erreichen der Bodenplatte wieder, um neuen Spuren Platz zu machen. Der Energieverlust der Teilchen pro Wegstrecke, dE/dx, ist verantwortlich für die Ionisation des Gases und damit für die Tröpfchenbildung. Er hängt stark vom Impuls p der Teilchen ab (Bethe-Bloch Gleichung), vor allem bei nieder-energetischen Teilchen. Für Teilchen verschiedener Masse ist die genaue Energieverlustkurve verschoben. Somit kann aus der Tröpchendichte der Spuren die Teilchensorte identifiziert werden. Bei niedrigen Energien erzeugen α- Teilchen (1) und Protonen (2) dichte Spuren, während Elektronen dünne, schlingernde Spuren erzeugen (3) und Myonen dünne, gerade Spuren hinterlassen (4). (5) (3) (4) Geschichte und Entdeckungen Die Nebelkammer zählt zu den ältesten der modernen Teilchendetektoren. Während die ersten Nebelkammern mit Hilfe übersättigter Gase wie Luft, Wasserstoff oder Helium arbeiteten, wird heute auf die Methode der Alkoholverdampfung zurückgegriffen Die erste funktionstüchtige Nebelkammer wird von Charles Thomson Rees Wilson (1869 – 1959) gebaut. Charles T.R. Wilson erhält den Nobelpreis für Physik für seine Methode, die Bahnen von elektrisch geladener Teilchen durch Kondensation von Wasserdampf sichtbar zu machen. Carl D. Anderson ( ) entdeckt in einer Nebelkammer das Positron und erhält 1936 dafür den den Nobelpreis für Physik. J.C. Street und E.C. Stevenson entdecken mit Hilfe einer Nebelkammer das Myon. Start Entwicklung von Großraum-Diffusions-Nebelkammern durch die PHYWE Systeme GmbH & Co. KG C.D. Anderson Physik Nobelpreis 1936 C.R.T. Wilson Physik Nobelpreis1927