Strahlung aus dem All

Als ‚ÄěH√∂henstrahlung‚Äú bezeichnete Victor Franz Hess zun√§chst die energiereiche Teilchenstrahlung, die aus dem Weltraum in die √§u√üere Gasumh√ľllung der Erde einschl√§gt und von der Sonne, aus der Milchstra√üe und aus anderen Galaxien stammt. Aus der kosmischen Strahlung resultiert eine Sekund√§rstrahlung, die auf der Erde messbar ist.

Victor Franz Hess Entdeckung der kosmischen Strahlung Sondermarke √Ėsterreich

√Ėsterreich ehrte Hess im Mai mit einer von Michael Rosenfeld gestalteten Sondermarke

Heute vor 100 Jahren nahm Hess seine entscheidende Messung vor ‚Äď in mehr als 5000 Metern H√∂he. √Ąhnliche Ergebnisse hatte indessen bereits vier Jahre zuvor ein Braunschweiger Studienrat erzielt.
1908 registrierte Karl Friedrich August Bergwitz w√§hrend des Aufstiegs mit einem Hei√üluftballon, dass die Ionisierung der Luft mit zunehmender H√∂he erst abnahm, dann aber wieder zunahm. Ersteres lie√ü sich problemlos mit der Erdstrahlung erkl√§ren; bereits 1896 hatte Antoine Henri Becquerel die Radioaktivit√§t entdeckt. Die mit zunehmender H√∂he wachsende Luftionisation stellte Bergwitz dagegen vor ein R√§tsel. Auch eingedenk der Mahnung eines Kollegen, sich nicht wissenschaftlich unm√∂glich zu machen, f√ľhrte der Studienrat die Messergebnisse auf einen Defekt der Instrumente zur√ľck.

Victor Franz Hess Entdeckung der kosmischen Strahlung Sonderstempel √Ėsterreich

Ein Teilchen schl√§gt ein und setzt neue Teilchen frei. Anschaulich zeigt dies der Ersttagsstempel zur Sondermarke f√ľr Victor F. Hess.

Gl√ľcklicherweise stand er mit Hess in Kontakt. W√§hrend mehrerer Ballonaufstiege gelangen Hess √§hnliche Messungen, wie sie zuvor Bergwitz erzielt hatte. Die Kaiserliche Akademie erm√∂glichte Hess weitere Fahrten, auf denen er die Messergebnisse wiederholen konnte. Am 7. August 1912 stieg Hess mit einem Hei√üluftballon zur neunten¬† Fahrt¬† auf. √úber dem Schwielochsee erreichte der Ballon 5350 Meter √ľber Normalnull. Die Messergebnisse waren eindeutig.¬† Noch 1912 publizierte Hess seine Erkenntnisse in der ‚ÄěPhysikalischen Zeitschrift‚Äú.
Doch wie lie√üen sich die Messergebnisse erkl√§ren? Die Erdstrahlung musste mit zunehmender H√∂he abnehmen, das stand fest. Also bedurfte es einer anderen Quelle f√ľr die gemessene Strahlung. Da eine Fahrt nachts und eine weitere w√§hrend einer Sonnenfinsternis stattfand, schloss Hess die Sonne aus¬†‚Äď irrt√ľmlich, wie wir heute wissen. Den Ballon hatte er genauestens auf radioaktive Kontamination untersucht. Also blieb nur das All √ľbrig. Dennoch handelte es sich um eine reichlich gewagte Hypothese, musste Hess doch einr√§umen, dass die seinerzeit verf√ľgbaren Messinstrumente noch recht ungenau waren und selbst 5350 Meter √ľber Normalnull keine allzu gro√üe H√∂he darstellten.
Weiter in Richtung All wagte sich Werner Kolh√∂rster vor. Mit einer Sauerstoffmaske ausgestattet, erreichte er 9000 Meter Seeh√∂he. Daher best√§tigte er nicht nur die Ergebnisse von Hess, sondern legte auch zus√§tzliche Daten aus gr√∂√üeren H√∂hen vor. 1929 schrieb er sich ein weiteres Mal in die Annalen ein, als er den Beweis erbrachte, dass die Strahlung gr√∂√ütenteils aus Atomkernen bestand. Das Schicksal wollte es, dass Kolh√∂rsters Leistungen weitgehend in Vergessenheit gerieten. Hess bekam f√ľr seine Entdeckung und Erkl√§rung 1936 den Nobelpreis f√ľr Physik zugesprochen ‚Äď gemeinsam mit Carl David Anderson, dem Entdecker des Positrons. Physiker sprechen heute von den ‚ÄěHess-Bergwitzschen Strahlen‚Äú.
1938 pr√§sentierte der Physiker Pierre Victor Auger dann die bis heute g√ľltige Erkl√§rung, dass die Messergebnisse die Sekund√§rstrahlung wiedergeben. Die kosmische Strahlung schl√§gt in die Atmosph√§re ein. Die auf der Erde messbare Strahlung ist das Ergebnis von Reaktionen, die in der Atmosph√§re stattgefunden haben. Die Luft bremst n√§mlich die kosmischen Teilchen gewaltig; ein √§hnliches Ph√§nomen kennen wir heute vom Wiedereintritt eines Raumfahrzeuges in die Atmosph√§re. Der dabei entstehende Regen aus Elektronen und Positronen setzt gewaltige Mengen an geladenen Teilchen frei, die in tiefere Luftschichten gelangen k√∂nnen.
Dank immer besser werdender Instrumente, dank der Satellitentechnik und anderer Entwicklungen k√∂nnen die Physiker heute h√∂chst pr√§zise Messungen der kosmischen Strahlung und der aus ihr resultierenden Sekund√§rstrahlung vornehmen. Doch gilt es noch so manches R√§tsel zu l√∂sen. Beispielsweise entdeckten die Wissenschaftler Teilchen mit bislang unerkl√§rlich hoher Energie. Auch wissen die Forscher nur sehr wenig √ľber die Herkunft der aus dem All kommenden Teilchen, die mutma√ülich √ľber Millionen von Jahren hinweg durch den Raum irrten, ehe sie zuf√§llig auf der Erde einschlugen. Noch Generationen von Physikern werden sich mit den von Bergwitz, Hess und Kolh√∂rster gewonnenen Erkenntnissen befassen k√∂nnen. Wahrscheinich wird die Menschheit sogar nie dem Kosmos seine letzten Geheimnisse entlocken k√∂nnen.
Victor Franz Hess musste zwei Jahre nach der Entgegennahme des Nobelpreises seine Heimat verlassen. Als engagierter NS-Gegner verlor er nach dem deutschen Einmarsch in √Ėsterreich seine Stelle und war kurze Zeit inhaftiert. Zusammen mit seiner j√ľdischen Gemahlin emigrierte er in die Vereinigten Staaten, deren Staatsb√ľrgerschaft er 1944 annahm.

Authored by: Torsten Berndt

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