Heute vor 100 Jahren: Hybrid-Sonnenfinsternis über Europa – entscheidend für die Entdeckung der Kosmischen Strahlung durch Victor Hess

Die hybride SoFi vom 17. April 1912 war in Mitteleuropa entweder als tief partielle Finsternis zu sehen oder als durchbrochener Ring: Das erregte einiges öffentliches Aussehen, wie auch deutschen Berichten z.B. hier (ein Radio-Featurechen), hier, hier, hier und hier zu entnehmen ist. Noch interessanter ist aber die Bedeutung der SoFi vor 100 Jahren für die Wissenschaftsgeschichte: Damals führte Victor Hess eine entscheidende Ballonfahrt durch, die ihm klar machte, dass die Kosmische Strahlung nicht von der Sonne stammen konnte. Zwar waren schon einige andere der KS auf der Spur, insbesondere – der von Hess auch zitierte – Domenico Pacini, den manche für zu Unrecht vergessen erachten, aber Victor Hess erhielt schließlich den Nobelpreis. Und ist indirekter Namensvetter eines bedeutenden Teleskopsystems in Namibia für Hochenergie-Astrophysik. NACHTRÄGE: ein historischer Abriss auf 24 Seiten, der CERN Courier, eine Pressemitteilung des DESY, ein STFC Release und ein BR-Artikel, die – wie auch der Abriss – erst eine hohe Ballonfahrt am 7. August 1912 für ausschlaggebend für die Entdeckung halten.

Nachrichten aus der Teilchenphysik kompakt

Die erste Oszillation eines Neutrinos in ein anderes beobachtet

Neutrino-Oszillationen, die Umwandlung eines Typs in einen anderen, sind schon von etlichen Experimenten nachgewiesen worden: indem weniger Neutrinos eines bestimmten Typs gemessen wurden, als man erwarten sollte. Offenbar hatten sich welche in den nicht nachweisbaren Typ verwandelt, was auch die Erklärung des berühmten Sonnenneutrinoproblems ist. Dies sind als „disappearance“-Experimente, aber nun meldet das erste „appearance“-Experiment einen Erfolg: In einem gewaltigen Strom von Muon-Neutrinos, die ein Beschleuniger des CERN in Richtung des 723 km entfernten OPERA-Detektors im Gran-Sasso-Tunnel schickte, war am 22. August 2009 genau ein Tau-Neutrino aufgetaucht. Das hatte sich in OPERA (aus 150’000 Platten Fotoemulsion zwischen Bleiplatten) in ein Tau-Lepton verwandelt, das wiederum in Muonen zerfiel, die nachgewiesen wurden – allerdings beträgt die Wahrscheinlichkeit noch 2%, dass dies ein Irrtum ist. Das Experiment läuft bereits seit 2006 und wird noch mehrere Jahre fortgesetzt – aber mit mehr als 10 Tau-Neutrinos wird auch am Ende nicht gerechnet. Unterdessen hat, ebenfalls im Gran-Sasso-Tunnel, mit ICARUS ein anderes Experiment den Betrieb aufgenommen, das ebenfalls – mit ganz anderer Technik – Neutrinooszillationen aber auch andere exotische Partikel und sogar ggf. den Protonenzerfall nachweisen können soll. (CERN [Video], INFN Releases 31.5., Berkeley Release 3.6.2010; Scientific Blogging 27.5., Nature Blog, Science News, New Scientist, Welt der Physik, DLF 1., Physics World, Tracker 2., Discovery 10.6.2010)

Immer neue Ergebnisse des Large Hadron Colliders aber – natürlich – noch keine neuartigen Entdeckungen des neuen Beschleunigers („Immer höhere Kollisionsraten …“) werden inzwischen berichtet: Innerhalb von 2 Monaten hat der LHC gewissermassen fast die gesamte Teilchenphysik des Standardmodells quasi wiederentdeckt. Im kommenden Jahr könnte dann die ersehnte neue Physik beginnen, wenn der LHC so robust weiter läuft wie bisher – auch wenn immer wieder mal der Strom ausfällt, so ist er doch 90% der Zeit in Betrieb. (BBC 31.5., Symmetry Breaking 8., DLF, Welt der Physik Video 9.6.2010. Und Physics World über Teilchenbeschleuniger als Messgeräte für Erdbewegungen)

IceCube misst Anisotropie der Kosmischen Strahlung – steckt der Vela-Supernova-Rest dahinter?

Teilchen der Kosmischen Strahlung, die die Atmosphäre treffen, lösen dort Muonen-Schauer aus, und die lassen es wiederum im Neutrinoteleskop IceCube („Eis-Teleskop IceCube …“) blitzen: Die Analyse von 4.3 Milliarden solcher Blitze, deren Herkunftsrichtung auf 3° genau angegeben werden kann, hat jetzt eine anisotrope Verteilung am Himmel gezeigt. Eine Erklärung wird nicht mitgeliefert, aber es könnte einen Zusammenhang mit dem Vela-SNR geben: Die ausgedehnten Überreste explodierter Sterne werden schon lange als wichtige Quellen der Kosmischen Strahlung in der Milchstraße vermutet. (Preprint 17., New Scientist 31.5.2010. Und der Wichita Eagle zum Wunsch, ein nördliches Auger-Teleskop in Kansas und Colorado zu bauen) NACHTRAG: ein sehr später Press Release.

Neue CP-Verletzung 1. fraglich und 2. irrelevant: Die vermeintlich bedeutsame Anomalie beim B-Mesonen-Zerfall, die letzten Monat erhebliches Aufsehen erregte, wird erstens von einem anderen Tevatron-Experiment gar nicht bestätigt – und selbst wenn sie wahr wäre, ist es überhaupt nicht ausgemacht, dass sie irgendetwas mit dem leichten Materie-Überschuss nach dem Urknall zu tun hätte … (Carroll, Cosmic Variance 4.6.2010) NACHTRAG: Manche haben von den Zweifeln an der DO-Anomalie noch immer nichts gehört und spekulieren munter über exotische Erklärungen.

Ein Kilogramm – für (quasi) jedermann zum Selberbauen?

Die fundamentale Einheit Kilogramm ist ein Ärgernis für die Metrologie: Bislang gibt es – im Gegensatz etwa zum Meter, das über die Lichtgeschwindigkeit definiert ist – keine Möglichkeit, unabhängig in einem Labor eins herzustellen. Immer noch ist das eine Ur-kg in Frankreich das einzig wahre, kaum einer kommt direkt dran, und man weiß auch nicht wirklich, ob es nicht im Laufe der Zeit an Masse verloren oder dazu gewonnen hat. Vorschläge für eine neue, clevere Definition des Kilogramms werden seit vielen Jahren gemacht – hier ist ein, vielleicht, besonders einfacher: Das kg möge die Masse von 2250× 28148963^3 Kohlenstoff-12-Atomen sein. Ein Kilogramm wäre dann ein 8.11 cm großer Würfel, bei dem eine Seite der Länge von 368’855’762 Atomen entspricht. (Fox & al., Preprint 27., arXiv Blog 31.5., ORF 1.6.2010)

Kunterbunter Kosmos kompakt

Große Entdeckungen der Astronomie sind meist das Resultat neuartiger Teleskope

Die aber dann nicht das entdecken, wofür sie eigentlich gebaut wurden, sondern zufälligerweise auf etwas völlig anderes stoßen, was dann der Erbauer des Teleskops aber auch als bedeutend realisieren muss: Das ist die Quintessenz zweier Essays über „die Erforschung des Unbekannten“ bzw. „serendipitäre Astronomie“. In der Regel ging es bei dem Bau besagter Instrumente nicht darum, eine bestimmte Hypothese zu bestätigen, sondern eher um kreatives Herumstochern im (noch lange nicht ausgeschöpften) Phasenraum des Kosmos: Auch „Schmetterlingssammeln“ ohne konkretes Ziel sollte fürderhin erlaubt bleiben – und man darf erwarten, dass die größten Entdeckungen mit der nächsten Generation von Teleskopen nicht diejenigen sein werden, die heute in deren wissenschaftlichen Begründungen stehen … (Kellermann & al., Preprint 22.12.2009, Lang, Science 327 [1.1.2010] 39-40, Space.com 1.1.2010)

Ist „Wolfram Alpha“ ein nützliches Werkzeug für die Astronomie? Als die neuartige Mischung aus Such- und Rechenmaschine letzten Mai eingeführt wurde, ließen ihre astronomischen Qualitäten noch zu wünschen übrig, z.B. bei der Vorhersage von Sonnenfinsternissen. Aber das System wird ständig verbessert, und zumindest wenn es um einfache Berechnungen geht, kann man’s schon mal versuchen: Anfragen wie „distance alpha centauri in nautical miles“ werden tatsächlich korrekt verstanden. Da das „Wissen“ von WA ständig erweitert wird, hilft nur: mal ausprobieren. (WA Blog 21.10., 21., Universe Today 29.12.2009. Und der New Scientist 9.12.2009 über den Erfinder des Ganzen …)

Kam das Auger-Teilchen mit der höchsten Energie … von einem fernen Quasar?

Mit 148 EeV hatte das Teilchen mehr Energie als alle anderen, die dem Auger-Observatorium bisher ins Netz gegangen sind, aber in der Richtung, aus der es gekommen war, fand sich keine nahe kosmische Quelle. Doch ein ferner Quasar würde passen, mit ähnlichen Eigenschaften wie einer anderer, aus dessen Richtung das Teilchen mit der höchsten Energie des Fly’s-Eye-Detektors kam. Nicht gerade berauschende Statistik, aber man kann ja mal spekulieren, welche exotischen Partikel das sein könnten. (Albuquerque & Chou, Preprint 6.1.2010. Auch: ein Review der bisherigen Auger-Resultate)

Victor Hess ist nicht der alleinige Entdecker der Kosmischen Strahlung: Praktisch zeitgleich mit seinen Experimenten in einem Ballon machte der Italiener Domenico Pacini ähnliche Untersuchungen unter Wasser – und kam zum selben Ergebnis, dass die harte Strahlung aus dem Weltraum kommen musste. Beide wussten voneinander, aber nur einer wird heute als Entdecker der Kosmischen Strahlung betrachtet – wofür er auch (nach Pacinis Tod) den Nobelpreis bekam. Pacinis Paper ist nun erstmals ins Englische übersetzt worden. (Physics arXiv Blog 12.2.2010) NACHTRAG: De Angelis & al., Preprint 15.2.2010 mit der ganzen Pacini-Story.

LHC erst 2013 mit voller Kraft, nach mehr Umbauten

Bald wird der Large Hadron Collider nach seiner Winterpause („LHC macht kurze Pause …“) wieder eingeschaltet – doch die Energie pro Strahl wird dann nicht auf 5 TeV hochgefahren, wie zunächst geplant war: 18 bis 24 Monate lang werden Kollisionen mit 3.5 TeV/Strahl ‚gesammelt‘, dann rund 18 Monate lang viele weitere Bauteile gegen sicherere ausgetauscht und erst danach, im Jahr 2013, gleich mit voller Kraft und 7 TeV/Strahl bzw. 14 TeV Kollisionsenergie weitergemacht. Wenn das Higgs-Teilchen eine Masse in einem bestimmten kleinen Bereich hat, dann könnte es das Tevatron in den USA dem CERN doch noch wegschappen, aber als wahrscheinlich gilt das nicht. Derweil ist auch das erste Paper des CMS-Detektors über die Kollisionen von Ende 2009 eingereicht worden. (Cosmic Variance 29.1., Nature Blog, Science Blogs 1., ScienceInsider, New Scientist Blog 2., Collider Blog, Physics World, Reuters, Science Journalism Tracker 4., MIT Release 5., Welt der Physik 11.2.2010. Plus ein Essay der New York Times zur ‚Era of the Big Collider‘) NACHTRAG: ein STFC Release zum CMS-Paper.

Exotische Antriebe für Reisen zu anderen Sternen regen immer wieder zu Spekulationen an – und ein Nebenergebnis davon ist, dass der Weg noch sehr lang sein wird, um Hawking-Strahlung oder Dunkle Energie etc. anzuzapfen. Vielleicht ist das die Erklärung, warum uns noch keiner besuchen kam …? (Gizmodo 10.5., New Scientist 25.11., 21.12.2009. Und ein SETI Inst. Feature 3.12.2009 zum Stand von SETI)

Verschenktes Mondgestein – geklaut, verkauft, verlegt?

Hunderte winzige Proben Mondgestein von der ersten und letzten Apollo-Landung hat die US-Regierung an die 50 Bundesstaaten sowie zahlreiche Nationen verschenkt und sich danach nicht weiter darum gekümmert – mehrere Privatinitiativen holen das jetzt nach. Mit dem ernüchternden Ergebnis, dass ein Großteil der Mondgeschenke unauffindbar ist. Das muss aber nicht immer heißen, dass sie in dunklen Kanälen verschwanden: Derartiges hatte man bereits bei einer Hawaii geschenkten Probe vermutet – aber die ist wieder aufgetaucht, sie war nur falsch ‚abgelegt‘ worden … (Universe Today 14.1.2010. Und Space Policy Online 30., Spiegel 31.1.2010 zu Bemühungen, die Apollo-Hinterlassenschaften auf dem Mond zu Welterbe erklären zu lassen)

Russische Chirurgin rettete ESA-Satelliten: Weil es zu lange gedauert hätte, ein spezielles Endoskop zur Überprüfung eines Fremdkörpers tief im Satelliten CryoSat 2 aus Europa einzufliegen, wandte man sich an das Hospital in Baikonur. Dort gab es die erforderlichen Optiken, aber man bestand darauf, dass eine eigene Ärztin sie bediente – und so kam es, dass eine echte Chirurgin den Fremdkörper aus dem Satelliten entfernte … (CryoSat 2 Launch Campaign Blog 27.1.2010) NACHTRAG: Einladung zur Launch Party am 25.2. NACHTRAG 2: ein ESA Special mit zahlreichen Artikeln zum Satelliten.

Gezeiten der festen Erde lösen schwache Erdbeben aus

Es gibt eine „robuste Korrelation“ von extrem kleinem Scherungsstress parallal zur San-Andreas-Verwerfung, der durch Gezeiten der festen Erde ausgelöst wird, und nicht-vulkanischer Tremor-Aktivität, also schwacher Bebenaktivität an einer kalifornischen Messstation: Zum ersten Mal wurde solch ein Zusammenhang fern von Orten gefunden, wo Gezeiten der Ozeane fast eine Zehnerpotenz stärkeren Stress im Boden auslösen. Regionale Erdbeben korrelieren dagegen nicht mit den Gezeiten des Festkörpers Erde. (Thomas & al., Nature 462 [24.12.2009] 1048-51, Berkely Release, Reuters 23., Spiegel 29.12.2009)

Zweifel am Bild der „Ursuppe“ als Quell des Lebens auf der Erde – ein Szenario, das seit 1929 verbreitet ist – sät eine neue Studie: Besser passe demnach die chemische Energie des Erdinneren, freigesetzt durch heiße Quellen auf dem Meeresboden und nutzbar durch chemische Gradienten. (Wiley Press Release 2.2.2010)

Nachrichten vom Mond kompakt

LRO-Erkenntnisse: kalte Krater, heiße Strahlung …

Im halben Jahr seit seinem Eintritt in den Mondorbit hat der Lunar Reconnaissance Orbiter schon eine Menge erreicht:

• Das Diviner-Instrument hat auf polaren Kraterböden Temperaturen bis 25 Kelvin hinab gemessen (diesen Rekord hält Hermite, im Bild lila, aber in Peary und Bosch ist es kaum wärmer) – man muss sonst im Sonnensystem schon jenseits der Kuipergürtels nach so niedrigen Temperaturen suchen. Die Polkrater sind damit als ideale Kältefallen für Volatiles aller Art bestätigt, auch wenn die Extremwerte nur die obersten Millimeter des Bodens zur Zeit der lunaren Wintersonnenwende betreffen: Darunter dürfte etwas Wärme aus sonnigeren Jahreszeiten gespeichert sein.

• Mit der Kamera LROC wurden zu Eichzwecken ausgiebig die Landestellen der Apollo-Missionen abgelichtet aber auch 50 ganz anders geartete Stellen möglicher künftiger Landungen, um die Szenerie dort einschätzen zu können: Der Mond ist weit vielseitiger als es aufgrund der Apollo-Naherkundung besonders sicherer Gebiete erscheinen könnte.

• Das Instrument CRaTER fand heraus, dass neben der Galaktischen Kosmischen Strahlung (GCR) – die wegen der derzeit sehr geringen Sonnenaktivität besonders reich vorhanden ist – auf Astronauten auch überraschend viel sekundäre Strahlung wartet, die die GCR im Mondboden auslöst: Insgesamt liegt die Strahlungsbelastung 30-40% über der Erwartung, würde sich aber gut genug abschirmen lassen.

(NASA Release, Diviner Blog 15., San Francisco Chronicle 16., Discovery 17., Spaceflight Now 20.12.2009. Auch ein Image Prerelease der LROC – der erste große Bilderschwall soll dann Mitte März kommen – und viele Präsentationen von einer Mond-Tagung im November)

Das Wassereis, das LCROSS fand, stammt wahrscheinlich von Kometen: Dafür sprechen einmal die schiere Menge, die der Sonnenwind wohl nicht deponiert haben kann, zum anderen aber die vielen Beimischungen flüchtiger Substanzen, von denen inzwischen CO2, CH4, SO2, NH3 und H2S identifiziert zu sein scheinen – und es gibt auch Anzeichen für Gold sowie (vom LAMP-Instrument auf dem LRO gesehen) Quecksilber, das mobil genug zu sein scheint, um ebenfalls in die polare Kältefalle Cabeus gelangt zu sein. Und die dortige Wassermenge passt auch zu den Signalen, die einst der Lunar Prospector maß und die mancher damals nicht glauben wollte. (Martian Chronicles 17., Lunar Networks 8.12., The Hindu 26., New Scientist, Who hung the Moon 19.11.2009. Auch sehr ausführliche Berichte der letzten und vorletzten Schicht der LCROSS-Controller!)

Ergebnisse der 1., Starttermin der 2., Pläne zur 3. chinesischen Mondmission

Die ersten wissenschaftlichen Ergebnisse des chinesischen Mondorbiters Chang’e-1 sind gerade publiziert worden (darunter ein 3D-Geländemodell, in dem unbekannte Impaktbecken identifiziert wurden), und nun wird der Oktober 2010 als Starttermin von Chang’e-2 genannt: Diesmal soll der Mond in 100 statt 200 km Höhe umkreist werden. Der Orbiter war einst Back-Up für Chang’e-1, ist aber technisch verbessert worden und soll nun Daten mit höherer Auflösung liefern. Und noch „vor 2013“ ist mit Chang’e-3 die erste weiche Landung – und zwar im Sinus Iridum – geplant, bei der auch ein Rover ausgesetzt werden soll. „Vor 2017“ schließlich soll dann in einer 3. Phase des Mondprogramms eine Bodenprobe zur Erde gebracht werden. (China Daily 27., Lunar C/I 30.11., Science in China Press 1.12.2009; Österreichisches Weltraumforum)

Organische Chandrayaan-Spekulationen und Pläne für Indiens 2. Mondflug: Die Moon Impact Probe von Chandrayaan-1 soll kurz vor dem Aufschlag auf die Mondoberfläche mit einem Massenspektrometer Signaturen organischer Verbindungen registriert haben, wurde jetzt auf einer Tagung erzählt (was die Presse sogleich als „Zeichen von Leben auf dem Mond“ missverstand) – und es scheint jetzt festzustehen, dass Chandrayaan-2 im Jahr 2013 starten und gleich zwei Rover auf dem Mond absetzen soll. Diesmal sollen auch mehr indische Instrumente an Bord sein: Ausländische, die bei Chandrayaan-1 eine wesentliche Rolle spielten, dürfen nur mit, wenn noch Platz ist. (DNA 12., The Hindu 15., Discovery 16.12.2009)

Telemetrie-Bänder von Apollo 11 – mit besseren Videobildern – bleiben verschollen

Es war vor gut drei Jahren die Sensation (siehe ISAN 23-5): Irgendwo auf diesem Planeten könnte es noch ein paar Kisten mit Funkdaten von Apollo 11 geben, in denen auch Fernsehbilder in ungekannter Qualität schlummern würden – nämlich so, wie sie von den Bodenstationen direkt empfangen wurden, bevor man sie für den TV-Gebrauch auf primitive Weise umwandelte. Doch diese Bänder waren unauffindbar, und jetzt hat die NASA bekannt gegeben, dass sie wohl nie gefunden werden dürften: Vermutlich wurden sie entweder überspielt oder entsorgt. Künftig will man besser auf historisches Bildmaterial aufpassen … (NASA Report 22.12.2009) NACHTRAG: Am 22.12. ist der Entwicklungsleiter der Mond-TV-Kamera verstorben, Stan Lebar. NACHTRAG 2: ein detaillierterer Nachruf, auch zur Apollo-Kamera – und ein Video zur Emmy-Verleihung dafür diesen August. NACHTRAG 3: noch ein ganz später Nachruf.