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Die Funkenkammer der Universität Wuppertal

Funkenkammer in Betrieb Die an der Uni Wuppertal gebaute Funkenkammer
Nachweis der kosmischen Strahlung mit der Funkenkammer

Kosmische Strahlung

Seit 1913 ist bekannt,  daß eine vom Weltraum auf die Erde einfallende hochenergetische Strahlung existiert.  Diese löst in der Atmosphäre eine Sekundärstrahlung aus,  welche noch bis in 10000 m Wassertiefe nachweisbar ist.  Unter der Strahlung versteht man eine Sammlung von Teilchen unterschiedlicher Art.  Es sind vor allem Protonen und einige schwere Atomkerne.  Ihr Energiespektrum erstreckt sich über 13 Größenordnungen,  beginnend bei einigen Megaelektronenvolt (1 MeV=1 Million Elektronenvolt,  zum Vergleich:  In einem Farbfernseher werden die Elektronen nur auf 0.025 MeV beschleunigt.) bis hin zu 1014 MeV.

Die hochenergetischen Teilchen wechselwirken in der Erdatmosphäre mit dHoehenstrahlungen Luftmolekülen und erzeugen dabei Sekundärteilchen,  wobei auch diese wiederum mit den Luftmolekülen wechselwirken und weitere Teilchen produzieren können.  Dabei entstehen unter anderem geladene und neutrale Pionen,  aber auch wieder Protonen und Neutronen.  Die geladenenen Pionen zerfallen bereits nach einer Eigenzeit von ca.  2.5×10-8 sec (fünfundzwanzigmilliardstel Sekunden) in ein Myon und ein Neutrino.  Aufgrund der geringen Wechselwirkung mit anderen Teilchen und der längeren Lebensdauer können die Myonen am Erdboden beobachtet und z.B. mit einer Funkenkammer nachgewiesen werden.
Insgesamt treffen auf einer Fläche von einem Quadratmeter Größe pro Sekunde 1000 Teilchen auf die Erde.  Der Ursprung der kosmischen Strahlung ist bis heute Gegenstand aktueller Forschung.  Ebenso ist noch ungeklärt,  woher die Teilchen so hohe Energien bekommen.

 

Diese Abbildung gibt es hier als Postscript-File. 

Die Funkenkammer

Schaltplan

Diese Abbildung gibt es hier als Postscript-File. 

In der Funkenkammer wird kosmische Strahlung sichtbar gemacht.  Die weder sichtbare noch spürbare Strahlung hinterläßt in der gasgefüllten Kammer Spuren,  die als Lichtblitze (Funken) sichtbar gemacht werden können.

Entlang ihrer Flugbahn spaltet die Strahlung die Gasatome zwischen den Platten der Funkenkammer in Ionen und Elektronen auf.  Durchquert sie beide Szintillationszähler,  so wird über die Steuerungslogik eine so hohe Spannung an den Platten gelegt,  daß längs ihrer Spur es zu einer lawinenartigen Vermehrung von Ladungsträgern kommt.  Schließlich sind so viele Elektronen und Ionen frei,  daß sich ein Funken zwischen den Platten ausbildet,  der die Hochspannung entlädt.  Der Funken wiederum regt die im Gas enthaltenen Neon- und Helium-Atome an,  das zu beobachtende,  typische rote Licht auszusenden.

In der Gruppe von Prof.Dr.Drees und Prof.Dr.Becks wurde im Rahmen meiner Examensarbeit eine Funkenkammer für Demonstrationszwecke entwickelt.

Die Examensarbeit kann hier hier als gepacktes Postscript-File heruntergeladen werden.

Kontaktadresse:  BUGH Wuppertal 
Dr. Karl-Walter Glitza
42097 Wuppertal
Tel.: (0202) 439-2738
E-Mail: glitza@whep.uni-wuppertal.de
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Last Modification: Juli 16, 2004