Portal für Lehrer und Schüler
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Auf dieser Seite sind interessante Aufgaben zusammengestellt rund um den Bereich kosmische Strahlung, die mit Hilfe der Daten des KASCADE Experimentes einige der Vorgänge ausserhalb und innerhalb unserer Erdatmoshäre veranschaulichen sollen. Diese Aufgabensammlung soll in Zusammenarbeit mit interessierten Lehrern und Schülern stetig erweitert werden und so zum Verständnis der kosmischen Strahlung beitragen.

Die Rahmenfarben geben einen Hinweis auf den Schwierigkeitsgrad der Aufgaben:
rot bedeutet 'ziemlich schwierig', gelb bedeutet 'mitteschwer' und grün 'ziemlich einfach' während blau als 'Fingerübung' zu betrachten ist.


Wie schwer ist ein kosmisches Teilchen?

Kosmische Strahlung besteht aus positiv geladenen Atomkernen der Elemente Wasserstoff (Ladung: 1 Proton) bis hin zu Eisen (Ladung: 26 Protonen) die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum bewegen und zufällig auf die Erde treffen. Beim Eintritt in die Atmosphäre und Zusammenstoss mit den Luftmolekülen entstehen neue und verschiedenartige Teilchen (hauptsächlich Myonen und Elektronen), die wiederum Stösse auslösen usw. So entstehen Teilchenkaskaden, die mit fortschrittlichen Messgeräten (Detektoren) nachgewiesen werden. Diese Messungen der sogenannten Luftschauer am Erdboden ermöglichen es, Eigenschaften des ursprünglichen kosmischen Teilchens, wie die Masse oder die Energie, zu bestimmen.

Was sieht KASCADE am Himmel?

Erdgebundene Detektorsysteme sehen in der Regel nur einen eng begrenzten Winkelbereich am Himmel. Das gilt für Teleskope und für Nachweisgeräte der kosmischen Strahlung gleichermassen. Um den sichtbaren Bereich am Himmel darzustellen, müssen aus der gemessenen Einfallsrichtung und aus der Ankunftszeit der Teilchen die Himmelskoordinaten bestimmt werden. Die Verteilung der Einfallsrichtungen können dann in einem 'Skyplot' dargestellt werden. Der hier gezeigte Skyplot zeigt die Häufigkeit mit der kosmische Schauer aus der entsprechenden Himmelsregion durch KASCADE nachgewiesen werden. Ein weiterer Schritt der Analyse wäre nun eine Wichtung der einzelnen Winkelbereiche mit der jeweiligen Beobachtungszeit.

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