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• Erstellungsdatum 15. Mai 2022
• Zuletzt aktualisiert 16. Mai 2022

Kosmische Strahlung

Vorwort

Was haben Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli und Viktor Hess gemeinsam? – Keine Ahnung, wer war der dritte noch mal? Was sie gemeinsam haben, ist, dass alle drei als Österreicher geboren wurden und dass alle drei im Laufe ihres Lebens den Nobelpreis gewannen.

Schrödinger und Pauli sind populär. Die Schrödinger Gleichung und das Pauli Verbot werden meist schon in den höheren Jahrgängen der schulischen Laufbahn zitiert und ziehen sich roten Fäden gleich durch das Studium der Physik. Es besteht kein Zweifel, dass Schrödinger und Pauli jedem Physiker und auch vielen Menschen, die weniger direkt mit der Physik zu tun haben, zumindest namentlich ein Begriff sind.

Bei Viktor Franz Hess verhält es sich hingegen anders. Sein Name ist beinahe gänzlich in Vergessenheit geraten, und der Gegenstand seiner Entdeckung, die Kosmische Strahlung, wird gerne mit der von Gamov und Dicke 1948 geforderten Kosmischen Hintergrundstrahlung, einem Nachglühen des Urknalls, verwechselt, beziehungsweise überhaupt von Esoterikern mit Hilfe von Glaspyramiden und Kautschukplatten unschädlich gemacht. Tatsächlich handelt es sich bei der Kosmischen Strahlung um einen steten Strom von geladenen Teilchen, die aus dem Weltall kommend auf die Erdatmosphäre treffen.

Heute weiß man, dass es sich dabei hauptsächlich um Protonen (etwa 86 %) und Heliumkerne (etwa 12 %) handelt. Außerdem kommen alle Elemente bis hinauf zum Uran in abnehmenden Anteilen vor. Damit ist die Kosmische Strahlung im Gegensatz zur weitaus intensiver beobachteten elektromagnetischen Strahlung (Licht sowie Röntgen- und Radiowelle) die einzige Materiestrahlung, die wir aus dem Weltall empfangen können. Weit ist auch der Bereich, in dem die Energien der einzelnen Strahlungsteilchen schwanken. Einzelne Teilchen weisen Energien von weniger als 103 eV auf und andere wiederum jenseits der 1020 eV. Ein eV (Elektronvolt) entspricht 1.6·10-19 J, daher entsprechen 1020 eV rund 16 J. Ein solcher subatomarer Kraftprotz hätte also genügend Energie, um einen Stein von einem Kilogramm um rund 1½ Meter anzuheben.

Die Frage, wo diese Strahlung ihren Ursprung hat, ist bis auf einen von der Sonne stammenden Anteil bis heute ungeklärt. Man geht aber davon aus, dass ein Großteil der Teilchen in Supernovaexplosionen freigesetzt und dabei gewaltig beschleunigt wird. Wie lange die Kosmische Strahlung danach das Weltall durchquerte, bis sie bei der Erde anlangte, lässt sich aus dem Verhältnis radioaktiver und stabiler Nuklide eines Isotops schließen. Daher können wir heute sagen, dass die Teilchen der Kosmischen Strahlung vor etwa 107 Jahren freigesetzt wurden. Doch als sich Viktor Hess daran machte, einige eigentümliche Phänomene in der atmosphärischen Elektrizität zu untersuchen, wusste man von alle dem noch nichts.

Vor fast hundert Jahren legte Hess mit scharfem Geist und hervorragender Experimentierkunst den Grundstein zur Erforschung der Kosmischen Strahlung und eröffnete damit ein Forschungsgebiet, das bis heute bei weitem nicht abgeschlossen ist, sich für die Moderne Physik aber als sehr wichtig und hilfreich erwies. So gelang es Viktor Hess Impulse zu setzen, die nicht nur den Weg für weitere künftige Nobelpreisträger ebneten, sondern auch ein Verständnis von vielen Zusammenhängen in der Grundlagenphysik ermöglichten, die das Bild der Wissenschaft Physik am Beginn des neuen dritten Jahrtausends prägen.

Umso erstaunlicher mithin, dass es die Erinnerung an seinen Namen nicht mit ins neue Jahrtausend geschafft zu haben scheint. Daher scheint es naheliegend, im Rahmen einer Diplomarbeit das Leben und Schaffen eines österreichischen Nobelpreisträgers wieder ins rechte Licht zu rücken. Umso wichtiger, als Viktor Hess der einzige österreichische Nobelpreisträger für Physik war, der nicht nur in Österreich geboren wurde, sondern auch seine Nobelpreisarbeit selbst in Österreich, nämlich am Institut für Radiumforschung in Wien, durchgeführt hat.

Da der amtliche Rahmen der üblichen Diplomarbeitsauflage nicht gesprengt werden soll, die Arbeit selbst aber möglichst leicht und für jedermann erreichbar sein soll, so ist es projektiert, sie mit Hilfe der jungen Technologie des Internets weltweit verfügbar zu machen: http://www.federmann.co.at/vfhess/index.html