100 Jahre Kosmische Strahlung: Heute genauso aktuell wie vor 100 Jahren

Transkript

1 100 Jahre Kosmische Strahlung: Heute genauso aktuell wie vor 100 Jahren Claus Grupen Universität Siegen Historie Die Goldenen Jahre Beschleuniger und Speicherringe Renaissance der Kosmischen Strahlung Raumfahrt und Kosmische Strahlung

2 Historie 1895 Wilhelm Conrad Röntgen Entdeckung der X-Strahlen 1896 Henri Antoine Becquerel Entdeckung der Radioaktivität 1910 Theodor Wulf Entladung von Elektrometern 1912 Victor Franz Hess Entdeckung der Kosmischen Strahlung

3

4

5 Höhenabhängigkeit der Strahlung

6 Strahlung oder Teilchen?

7 Teilchenschauer

8 Die Goldenen Jahre: Entdeckung des Positrons 1932

9 Die Goldenen Jahre: Entdeckung des Myons durch Anderson und Neddermeyer 1937

10 Entdeckung des Pions durch Lattes, Occhialini, Powell und Muirhead

11 Transformation in der Atmosphäre

12 Beschleuniger und Speicherringe Entdeckung des Elektron-Neutrinos durch Cowan und Reines 1956

13 Entdeckung des Myon-Neutrinos druch Lederman, Steinberger und Schwartz 1962

14 Entdeckung des Tau-Leptons und TauNeutrinos durch Martin Perl 1975

15 Entdeckung des Gluons durch die PETRA-Kollaborationen am DESY 1979 TASSO

16 ALEPH 3-Jet Ereignis 1995

17 Periodensystem der Elementarteilchen (für Anfänger)

18 Periodensystem der Elementarteilchen

19 Renaissance der Kosmischen Strahlung Ray Davis jun. ab 1967

20 Solare Neutrinos

21 Neutrino-Oszillationen Abhängig vom Mischungswinkel und der Differenz der Massenquadrate

22 Super-Kamiokande Experiment Masatoshi Koshiba

23 Super-Kamiokande Detektor Cherenkov-Ring

24 Sonne im Licht von Neutrinos Tierische Oszillationen

25 Supernova 1987 A

26 Supernova 1987 A Supernova-Explosion in der Großen Magellanschen Wolke Entfernung Lichtjahre 46 Energieausstoß 6 10 Joule 21 (Weltenergieverbrauch 10 Joule pro Jahr) Neutrinos, davon 19 auf der Erde gemessen

27 Die Schwierigkeiten, Neutrinos zu messen

28 Wo bleibt die Antimaterie? PAMELA-Experiment; Italien, Russland, Schweden, Deutschland

29 Positronenspektren

30 Antiprotonenspektren

31 Ursprung der Kosmischen Strahlung

32 Elementhäufigkeit

33 Ausgedehnte Luftschauer

34 Quellen Kosmischer Strahlung? Auger Experiment

35 Quellen? 27 ausgedehnte Luftschauer mit Energien oberhalb 57 EeV; Radius 3,1 Grad (Messgenauigkeit; magnetische Unschärfe) 472 Aktive Galaktische Kerne /AGN's) innerhalb 75 Megaparsec als rote * Centaurus A ist als weißer * markiert. Durchgezogene Linie: Akzeptanz von Auger Gestrichelte Linie: supergalaktische Ebene

36 Dunkle Materie; Dunkle Energie

37 Das Echo des Urknalls WMAP 2010

38 Woraus besteht die Welt?

39 Evidenz für Dunkle Materie/Dunkle Energie M33

40 Rotationskurven von Galaxien

41 Galaxienkollisionen; Bullet Cluster Blau: Dunkle Materie (Mikro Gravitation) Rosa: Heißes Gas: Chandra

42 Gravitationslinseneffekte: Abell 2218

43 Raumfahrt und Kosmische Strahlung Einheiten: 1 Becquerel = 1 Zerfall pro Sekunde Äquivalentdosis: absorbierte Energie pro Kilogramm gewichtet mit der relativen biologischen Wirksamkeit Innsbruck: 2,5 Milli-Sievert pro Jahr Röntgenaufnahme der Brust: 70 Mikro-Sievert Mammographie: 500 Mikro-Sievert Computertomographie 10 Milli-Sievert Flug Wien New York: 30 Mikro-Sievert Ballonflug Hess (Aussig Piskow): 5 Mikro-Sievert Mondlandung Apollo 11: 7 Milli-Sievert Mars-Mission: ca. 400 Milli-Sievert Letale Dosis: 4500 Milli-Sievert

44 Strahlengefahr bei Solaren Eruptionen

45 Bemannte Raumfahrt?

46 Positive Effekte der Kosmischen Strahlung?

47 Ausblick 1912 Entdeckung durch Victor Franz Hess Bis ca. 1950: Entdeckung von Elementarteilchen in der Kosmischen Strahlung Spätestens ab 1987 Renaissance der Kosmischen Strahlung: Neutrino-Astronomie Gamma-Astronomie Teilchen-Astronomie bei höchsten Energien Gravitationswellen-Astronomie Die von der Natur bereitgestellten Energien werden in Beschleunigern nie erreicht werden Kosmische Strahlung bleibt ein konkurrenzloses Labor