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Lexikon der Astronomie: Fermi-Beschleunigung

Dieser Mechanismus ist dafür verantwortlich, dass elektrisch geladene Teilchen soviel Energie gewinnen können, dass sie relativistisch schnell werden und sogar in den UHE-Bereich (UHE: ultra-high energetic), also TeV bis PeV, kommen können.

zwei Beschleunigungsformen

  • Fermi-Beschleunigung erster Ordnung: Relativistische Schockwellen breiten sich in einem turbulenten Plasma aus und beschleunigen die geladenen Teilchen im Plasma. Dies ist gewissermaßen ein 'Reiten auf der Schock-Welle'.
  • Fermi-Beschleunigung zweiter Ordnung: Sind die Geschwindigkeiten nicht-relativistisch, so kann eine stochastische Beschleunigung einiger weniger Teilchen stattfinden, wenn sie durch ein turbulentes Plasma hindurch diffundieren.

extrem beschleunigte Teilchen aus dem All

In beiden Fällen wird makroskopisch kinetische Energie des Plasmas auf einige wenige (mikroskopische) Teilchen übertragen. Astrophysikalisch realisiert sind diese Szenarien vermutlich in internen Schocks im Jetplasma extragalaktischer Jets von AGN, in Feuerball-Schocks eines Gammastrahlenausbruchs, in stellaren Jets von Mikroquasaren oder in den kugelförmigen Schockwellen, die sich nach einer Supernova vom Typ II durch das interstellare Medium (ISM) ausbreiten (so genannte Blast-wave-Modelle, Sedov-Lösung).
Damit sind alle diese Objekte heiße Kandidaten für die Erzeugung von UHE-Protonen, die eine Komponente der kosmischen Strahlung darstellen. Aus diesen höchstenergetischen Protonen können sich schließlich über eine lange Reaktionskette UHE-Neutrinos mit Energien ab 1 TeV bilden. Solche höchstenergetischen Neutrinos (bzw. deren Sekundärprodukte) können mit den Neutrinodetektoren AMANDA und ICECUBE im Eis der Antarktis aufgefangen werden.

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  • Die Autoren
- Dr. Andreas Müller, München

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