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Welt der Wissenschaft: Astroteilchenphysik

Mit dem Begriff »Astroteilchenphysik« werden jene interdisziplinären Forschungsfelder bezeichnet, auf denen Teilchenphysik, Kosmologie und Astrophysik zusammenwirken. Obwohl die Wortschöpfung kaum drei Jahrzehnte alt ist, und obwohl sie sich erst in den 1990er Jahren wirklich durchgesetzt hat, reichen die Wurzeln der Astroteilchenphysik fast ein Jahrhundert zurück. Gegenwärtig erlebt die Astroteilchenphysik eine rasante Entwicklung.
Im Jahr 1912 wies der österreichische Physiker Viktor Hess während mehrerer Ballonflüge einen Anstieg der ionisierenden Strahlung mit zunehmender Höhe nach. Nicht lange darauf wurde klar, dass es sich dabei um Teilchenstrahlung hoher Energie, im Wesentlichen um Protonen sowie um leichte und schwere Atomkerne handelt, die aus dem Kosmos auf die Erdatmosphäre treffen, dort in 15 bis 20 Kilometer Höhe auf Luftmoleküle stoßen und dabei Lawinen sekundärer Teilchen auslösen. Diese Sekundärstrahlung hatte Viktor Hess nachgewiesen – im Jahre 1936 erhielt er für seine Entdeckung den Nobelpreis.Die Erkenntnisse der Teilchenphysik speisten sich bis in die 1940er Jahre hinein zum größten Teil aus der kosmischen Strahlung (oder Höhenstrahlung, so der damals gebräuchlichere Begriff). Im Jahr 1932 wurde das erste Antiteilchen – das positive Elektron, kurz Positron – in der kosmischen Strahlung entdeckt, 1936 folgte ein schwerer Verwandter des Elektrons, das Myon, 1947 das Pion, erster Repräsentant der unübersehbaren Familie der so genannten Mesonen. Bis Anfang der 1950er Jahre blieb die kosmische Strahlung die Hauptquelle neu entdeckter Teilchen und lieferte die Grundlage des »Teilchenzoos«, zu dessen Erklärung knapp ein Jahrzehnt danach das Quarkmodell vorgeschlagen wurde. Erst in der Mitte der 1950er Jahre traten die Teilchenbeschleuniger ihren Siegeszug an. Die Untersuchung der Höhenstrahlung verlor damit als Quelle neuer Erkenntnisse in der Teilchenphysik Schritt für Schritt an Bedeutung...

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