Gamma-Strahlung

[Stephen]

Hallo zusammen,

folgende Zitate stammen aus dem Buch „Planeten, Sterne, Universum“ von Bernhard Mackowiak, Seite 34 (ISBN 978-3-625-12141-1)

Gammastrahlung hat die kürzesten Wellenlängen und den höchsten Energiegehalt. Sie entsteht durch radioaktiven Zerfall, wenn Teilchen fast mit Lichtgeschwindigkeit zusammenstoßen oder durch Materie-Antimaterie-Vernichtung.

So weit, so gut...

Selbst die größten Gammawellenlängen, die an die Röntgenstrahlung grenzen, sind kleiner als Atome – und die kürzeste gemessene Wellenlänge ist sogar eine Billiarde mal kleiner als die des Lichts.

Da entsteht ein kleiner Erklärungsbedarf bei mir – vielleicht habe ich aber auch nur ein Problem damit, dass man das mit Röntgenstrahlung vergleicht...

Zum Glück für das Leben auf der Erde (…) wird die kosmische Strahlung komplett absorbiert. Neuerdings kann man mit besonders konstruierten Teleskopen Gammastrahlen auch indirekt vom Erdboden aus beobachten, indem man die Reaktion der Gammastrahlen mit der Erdatmosphäre untersucht: Beim Zusammenprall mit den Atomen in der Hochatmosphäre entstehen sogenannte Sekundärteilchenschauer, die wiederum beim Durchflug ein besonderes Licht aussenden. Der so entstehende, in Flugrichtung der Teilchen gerichtete kegelförmige Lichtblitz kann mit den neuartigen Teleskopen gemessen werden.

Leider bleibt es bei dieser Erklärung, die ich nicht nachvollziehen kann...

Gruß
Steffen

[positronium]

Gammastrahlung und Röntgenstrahlung sind beide Bestandteil des elektromagnetischen Spektrums; beides sind Frequenzbereiche. Auf Wikipedia findet man eine Graphik dazu: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektromag ... s_Spektrum

[gravi]

Ja, die Erklärungen sind etwas dürftig.

Zu den Wellenlängen habe ich mal eine kleine Grafik gemacht:
http://abenteuer-universum.de/einstein/licht.html

Und ja, es gibt ein Experiment auf der Erde, womit man diese Gammastrahlung indirekt beobachten kann (leider fällt mir gerade der Name nicht ein).
Direkte Beobachtung von Gammastrahlen ist aber nur außerhalb der Erdatmosphäre möglich (zum Glück für uns!).
Hier kannst Du ein wenig darüber finden:

http://abenteuer-universum.de/sterne/gamma.html

Netten Gruß
gravi

[seeker]

Ich denke, das wird so passsen.
Zu beachten wäre, dass diese Rechnung eher als theoretischer Schätzwert (es geht nur um Größenordnungen) zu sehen ist.
Man könnte erwarten, dass diese einfache Verquickung aus ART und QM in diesem Größenbereich Änderungen erfährt, die nur durch eine Theorie der Quantengravitation richtig beschrieben werden können.
Beobachten lassen sich Photonen solcher Energie freilich auch nicht.
Man müsste dann auch noch einen Mechanismus angeben, wie solche Photonen überhaupt erzeugt werden können.

Grüße
seeker

[Timm]

Man müsste dann auch noch einen Mechanismus angeben, wie solche Photonen überhaupt erzeugt werden können.

Man nehme ein Schwarzes Loch im Endstadium.
Die Wellenlänge der Hawkingstrahlung korreliert in etwa mit der Größe des SLes.

Gruss, Timm

[seeker]

Du vermutest, dass durch diesen Mechanismus noch kürzere Wellenlängen (als z.B. durch Quasare oder Pulsare) erzeugt werden könnten?
Interessanter Gedanke!
Ich hab mal nachgeschaut: Die höchsten Energien kosmischer Gammastrahlung, die man bisher beobachtet hat, liegen bei etwa 10[up]12[/up] eV.

Noch eine Frage dazu:
Müsste sehr energiereiche EM-Strahlung nicht durch (Teilchen-)Paarerzeugung "zerfallen", also verschwinden können?

Grüße
seeker

[Hawkwind]

Müsste sehr energiereiche EM-Strahlung nicht durch (Teilchen-)Paarerzeugung "zerfallen", also verschwinden können?

Ein freies Photon kann wegen Kinematik nicht via Paarbildung zerfallen (simultane Energie- & Impulserhaltung). Erst bei Wechselwirkung mit externen Feldern/Teilchen ist so etwas möglich. So erwartet man, dass extrem hochenergetische Photonen durch Wechselwirkung mit der Hintergrundstrahlung nach und nach ausgedünnt werden bzw. Energie verlieren.

Dieser "Ausdünnungs-Effekt" ist jedoch in der QED stark unterdrückt (d.h. unwahrscheinlich) und er spielt deshalb nicht immer eine große Rolle.

[seeker]

Danke, Hawkwind!

Grüße
seeker

[tomS]

Ein SL im Endstadium wird wohl nicht mittels semiklassischer Hawkingstrahlung beschrieben; es ist unklar, ob es überhaupt vollständig verdampft oder ob ein Rest übrig bleibt.

[Hawkwind]

...
auf den Empfänger zufahrend, kann das sein ? In dieser Rechnung gehe ich davon aus dass sich bei exakt c eine unendliche Wellenlänge durch eine unendliche Zeitdilatation dividieren würde (Frequenz undefiniert) - oder muss ich davon ausgehen dass sich sich die Frequenz (wenn wir den Gammafaktor vorerst rauslassen) auf c zulaufend nicht verunendlichfacht {f/(c-v)}, sondern nur verdoppelt {f*(c+v)/c} ? Da blicke ich noch nicht ganz durch, ich vermute aber verunendlichfacht ?

Die Formel für den relativistischen Dopplereffekt sollte passen, also z.B. laut Wiki:



Bei v->c wächst die empfangene Frequenz also über alle Grenzen, da der Nenner unter der Wurzel gegen 0 geht.

... falls das die Frage war?