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Energiereiche Teilchen: Heiße Stürme im Kosmos

Das Universum ist kein gemütlicher Ort. Stürme toben, Sterne explodieren, Teilchen und Strahlen rasen mit sonst unerreichten Energien durchs All. Ihre Ursachen erforschen wir mit den größten Teleskopen – auf der Erde und im Weltraum.
Schwarzes Loch in der Galaxie Herkules A

Unversehens steht man auf einer weiten Hochebene in Argentinien vor einer bemerkenswerten Konstruktion: Mitten in der Pampa Amarilla, auf einer Fläche von etwa 60 mal 50 Quadratkilometern, so groß wie das Saarland, stehen 1600 gedrungene, 1,2 Meter hohe zylindrische Bunker – regelmäßig in Abständen von 1,5 Kilometern. Bei genauerem Hinsehen entpuppen sie sich als Wassertanks aus Plastik. Jeder fasst 12 000 Liter und trägt auf dem Dach Solarzellen sowie eine Antenne. Etwas erhöht auf dem hügeligen Rand der Pampa richten Kameras von vier Stationen ihre Teleskopaugen in den Himmel.

Ein Landeplatz für UFOs? Natürlich nicht. Hier steht eines der modernsten und im Durchmesser größten astronomischen Beobachtungsgeräte der Welt – das Pierre Auger Cosmic Ray Observatory. Wissenschaftler aus den 17 Ländern, die an diesem Projekt beteiligt sind, erhoffen sich mit seiner Hilfe Aufklärung über die Natur von Teilchen mit extrem hohem Energiegehalt, die vom Weltraum aus auf die Erde treffen (siehe SdW 1/2006, S. 12).

Der friedliche Nachthimmel mit seinen leicht funkelnden Sternen am Firmament, den wir mit bloßen Augen sehen, verrät nichts von dem wilden Geschehen, das sich ...

Kennen Sie schon …

Sterne und Weltraum – Raumzeit: Experimente zur Quantennatur

Die Relativitätstheorie Albert Einsteins ist das Meisterwerk zur Beschreibung der Schwerkraft. Seit Jahrzehnten steht aber die Frage im Raum, ob die Gravitation auf submikroskopischen Längenskalen modifiziert werden muss. Gibt es quantenhafte Austauschteilchen, die Gravitonen? In unserem Titelbeitrag stellen wir Überlegungen vor, wie man experimentell eine Quantennatur der Raumzeit testen könnte. Im zweiten Teil unseres Artikels zur Urknalltheorie beleuchten wir alternative Ansätze zur Dunklen Energie: das Local-Void- und das Timescape-Modell. Außerdem: Teil zwei unserer Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone – Mond und Planeten im Fokus, die Ordnung im Chaos des Dreikörperproblems und woher stammen erdnahe Asteroiden?

Spektrum der Wissenschaft – Eine Theorie von allem: Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen?

Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen? In der aktuellen Ausgabe der PMT haben wir Beiträge für Sie zusammengestellt, in denen Forscherinnen und Forscher über die Ergebnisse ihrer Suche nach einer fundamentalen Theorie unserer Welt berichten. Entstanden ist eine erkenntnisreiche Sammlung an Beiträgen über die Quantennatur der Raumzeit, denkbaren Experimenten zum Nachweis von Gravitonen, Schwarzen Löchern, der Theorie der Quantengravitation, teleparalleler Gravitation und vielem mehr. Lesen Sie, welche Fortschritte es in den letzten Jahren gab, die Gesetze der Quantenwelt mit den geometrischen Konzepten von Raum und Zeit zu vereinigen, und welche Hürden dabei noch zu überwinden sind.

Sterne und Weltraum – Weltformel: Lässt sich die Quantenphysik mit der Schwerkraft vereinen?

Seit einem Jahrhundert versuchen Fachleute, die Quantenphysik mit der Schwerkraft zu vereinen. Die Geschichte ist durchzogen von vielen Durchbrüchen, Wendungen und Streitigkeiten. Wir geben Ihnen einen Überblick über die Entwicklungen der wichtigsten Ansätze. Weiter informieren wir Sie über den neuen interstellaren Besucher 3I/ATLAS, der im Juli 2025 auf seiner Durchreise durch unser Sonnensystem entdeckt wurde, und stellen ein prämiertes »Jugend forscht«-Projekt vor, bei dem Schüler mittels öffentlicher Daten und eigener Beobachtungen einen Exoplaneten nachweisen konnten. Darüber hinaus: Die erste Frau auf einem Astronomielehrstuhl und, weshalb es im Oriontrapez durch veränderliche Sterne zu seltenen Himmelsschauspielen kommt. Ein spannender Blick in Astronomie und Forschung.

  • Infos

Hofmann, W.: The Non-Thermal Universe, 2012. Abrufbar unter www.mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/pages/about/physics/

Lemoine, M., Sigl, G.: Physics and Astrophysics of Ultra-High-Energy Cosmic Rays. Lecture Notes in Physics 576. Springer, Heidelberg 2010

Letessier-Selvon, A., Stanev, T.: Ultrahigh Energy Cosmic Rays. In: Reviews in Modern Physics 83, S. 907 – 942, 2011

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