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Montag, 24.07.2017
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Schneller als das Licht…

Der Cherenkov-Effekt

Zum Nachweis der kosmischen Strahlung in den Auger-Tanks machen sich die Physiker den so genannten Cherenkov-Effekt zu nutze, benannt nach ihrem Entdecker Pawel Alexejewitsch Cherenkov. Diese besondere Strahlung entsteht immer dann, wenn geladene Teilchen eine höhere Geschwindigkeit haben, als die Lichtgeschwindigkeit in dem Medium, in dem sie sich bewegen. Das klingt zunächst paradox, wird aber verständlich, wenn man weiß, dass die Lichtgeschwindigkeit kein absoluter sondern ein relativer Wert ist.

So ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum zwar die höchste erreichbare Geschwindigkeit überhaupt. In einem Medium hingegen, wie beispielsweise Luft oder Wasser, ist die Lichtgeschwindigkeit geringer. Die geladenen Teilchen in den kosmischen Schauern haben beinahe die Vakuumlichtgeschwindigkeit inne und bewegen sich daher mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als die Lichtgeschwindigkeit in Luft und Wasser.

Atomkern

Atomkern

Beim Vorbeiflug eines geladenen Teilchens an einem Atom wird dessen Elektronenhülle kurzzeitig polarisiert und strahlt durch die Induktion eines zeitlich veränderlichen elektrischen Dipolmoments elektromagnetische Wellen ab. Wenn die Geschwindigkeit des vorbeifliegenden Teilchens größer als die Lichtgeschwindigkeit in diesem Medium ist, so überlagern sich die elektromagnetischen Wellen aller Atome unter einem bestimmten Winkel konstruktiv – eine intensive Lichtstrahlung entsteht.

Auch Astronauten kennen diesen Effekt. So berichteten Raumfahrer über Lichtblitze, die sie trotz geschlossener Augen gesehen haben wollen. Das Rätsel ist auch hier mit Cherenkov zu lösen: geladene Teilchen dringen in Wasser ein – in diesem Fall in das Zellwasser des Augapfels der Astronauten. Das Cherenkov-Licht ist in seinem Mechanismus das Analogon zum Überschallknall, wenn Flugzeuge oder andere Körper sich schneller als der Schall fortbewegen.

Stand: 25.05.2007
 
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