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Astroteilchenphysik und Teilchenphysik

15 June 2020 — Alem Pinjic

Teilchenphysik

Die Teilchenphysik ist der Hauptbegriff für einen Bereich der Physik, der sich mit den elementaren Bausteinen der Materie beschäftigt. Die Teilchenphysik hat viele verschiedene Gebiete und eines davon ist die Astroteilchenphysik.

Im 19. Jahrhundert waren es die Atome und Moleküle und jetzt werden die Elementarteilchen untersucht. Die Elementarteilchen sind zu diesem Zeitpunkt die kleinstmöglichen bekannten Bestandteile der Materie. Dabei haben diese eine Verbindung mit den 4 fundamentalen Grundkräften (Gravitation, elektromagnetische Wechselwirkung, starke Kraft und schwache Kraft).

Auf dieser Abbildung sieht man das Standardmodell der Elementarteilchenphysik. Quelle: Wikipedia
Eine Darstellung von hochenergetischen Teilchen die aus einem Quasar kommen. Quelle: HAP / Astrid Chantelauze

Astroteilchenphysik

Die Astroteilchenphysik ist ein eigenständiges Gebiet in der Teilchenphysik. In der Astroteilchenphysik handelt es sich hauptsächlich über die Materie der hochenergetischen Teilchen in der kosmischen Strahlung. Diese wird hier spezifischer behandelt, es werden also die Effekte untersucht, welche bei der Interaktion mit anderen Teilchen entstehen können (Reaktion und Endresultat des Geschehens). Man analysiert auch, wo die Quellen der hochenergetischen Teilchen sind, da nur natürliche Quellen im Universum solche hochenergetischen Teilchen aussenden können. Um diese Teilchen herzustellen benötigt man solch hohe Energien, welche auf der Erde bisher und wahrscheinlich nie möglich sind herzustellen. Wenn es um die hochenergetischen Teilchen, geht redet man meistens von Teilchenenergien um 1018 Elektronenvolt (eV) und höher.

Maßeinheit

Um die Energie der hochenergetischen Teilchen zu bestimmen wird die Einheit Elektronenvolt benutzt. Bei dieser Einheit handelt es sich um die Elementarladung (e) und der Spannung (V), daher „eV“. Die Energie des Atoms kann sich ändern, wenn sich im Vakuum ein Elektron oder Proton des Atoms von einem elektrischen Feld beschleunigt wird. Ein elektrisches Feld kann aber auf verschiedenen Standorten vertreten sein, diese können Sterne, schwarze Löcher, Supernovae, … sein welche eigentlich nur sehr Massehaltige Materie im Weltraum ist.

Die Elektronenvolt werden aber auch in der experimentellen Kernteilchenphysik und der Elementarteilchenphysik verwendet. Hier wird die kinetische Energie anhand von den Elektronenvolt angegeben. Was bedeutet, dass fast alle experimentellen Messungen in den verwandten Fachgebieten der Atomphysik mit Elektronenvolt berechnet und die Werte so angezeigt werden.

Schlussfolgerung

Die Teilchenphysik und die Astroteilchenphysik lassen sich hauptsächlich durch die Teilchenenergie unterscheiden.

Die Teilchenphysik beschäftigt sich eher im Bereich von kleineren Energien. Die Astroteilchenphysik fokussiert sich eher auf die Analyse der hochenergetischen Teilchen und deren Quellen. Deswegen spielen diese Zwei gebiete meist in sehr unterschiedlichen Energieebenen.

Mehr zu diesen Themen auf der Seite des Astrophysics Lab.


Cover photo by JPL/NASA

Author(s): Alem Pinjic
Editor: Andrea Grana
Topic(s): Astrophysics, Physics
Team(s): Astrophysics Lab

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