1 / 58

Seminarvortrag -

Ausbreitung Kosmischer Strahlung. Seminarvortrag -. "Zwei Dinge sind unendlich: Das Universum und die menschliche Dummheit. Aber beim Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher." . - Albert Einstein. Inhalt:. Rückblick / Allgemeines zur kosmischen Strahlung Magnetische Felder

onan
Download Presentation

Seminarvortrag -

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Ausbreitung Kosmischer Strahlung Seminarvortrag- "Zwei Dinge sind unendlich: Das Universum und die menschliche Dummheit. Aber beim Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher." - Albert Einstein

  2. Inhalt: • Rückblick / Allgemeines zur kosmischen Strahlung • Magnetische Felder • Beschreibung der Ausbreitung • Modell der Galaxis • Transportgleichung • Leaky-Box-Modell Rekapitulation 1 Rekapitulation 2 • Spallation • Cosmic Ray Clocks • Fazit Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  3. Energiespektrum und Quellen - kleiner 1GeV schwer zu untersuchen • 1GeV bis etwa 5GeV durch • galaktische Supernovas - Höhere Energien wahrscheinlich durch extragalaktische Quellen Der Krebsnebel, Überrest einer Supernova, Aufgenommen vom Hubble-Space-Telescope Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  4. Ausbreitung der Strahlung Was beeinflusst die Strahlung auf ihrem Weg zur Erde? • Magnetfelder • Energiegewinne/-verluste (Beschleunigung/Spallation) • Kollisionen • radioaktiver Zerfall Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  5. Ausbreitung der Strahlung Was beeinflusst die Strahlung auf ihrem Weg zur Erde? • Magnetfelder • Energiegewinne/-verluste (Beschleunigung/Spallation) • Kollisionen • radioaktiver Zerfall Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  6. Magnetfelder und ihre Auswirkungen - Strahlung kommt isotrop auf der Erde an • galaktische, ungeordnete Magnetfelder • etwa 2,5μG im Universum • bei uns ~3μG, parallel zur galaktischen Scheibe Magnetfeld am Beispiel der „Whirpool-Galaxie“ (oben links: Quasar OC-65) Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  7. Beispielrechnung Magnetfelder Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  8. Beispielrechnung Magnetfelder - Zentrifugalkraft • Lorentzkraft • Gleichsetzen: Beispielergebnisse für ein Proton: - E = 3GeV  r ≈ 3∙1012 m ≈ 20 AE - E = 6GeV  r ≈ 3∙1015 m ≈ 250 [Größe Sonnensystem] - E = 9GeV  r ≈ 3∙1018 m ≈ 317 ly Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  9. Schlussfolgerungen - Isotropie • kleiner als 5GeV aus • unserer Galaxis Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  10. Warum nur galaktische Supernovas? 2 - Diffuse Ausbreitung: r ~ t • durch die Lebensdauer der Teilchen kommen nur galaktische • Supernovas in Frage Große Magellansche Wolke Illustration der Milchstraße Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  11. Rekapitulation - Beeinflussung der Strahlung durch: • Magnetfelder • Energiegewinne/-verluste • Kollisionen • radioaktiver Zerfall • Isotropie durch: FZ = FL • Beeinflussung durch Magnetfeld • bis etwa 106GeV besonders • von Bedeutung (Isotropie) r ~ t2 • galaktische Supernovas wegen Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  12. Beschreibung für die Ausbreitung der kosmischen Strahlung Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  13. Vorstellung unserer Galaxis - Dichte größtenteils in der galaktischen Scheibe zentriert • Radius ~ 15kpc • Höhe ~300pc • Radius des Halo ~ 2-4kpc Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  14. Transportgleichung - Aufstellen einer allgemeinen Gleichung • Differentialgleichung mit N(E,x,t) Was beinhaltet eine solche Gleichung? Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  15. Transportgleichung Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  16. Transportgleichung - Diffusionsterm Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  17. Transportgleichung - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste (Beschleunigung/Ionisation) Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  18. Transportgleichung - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste (Beschleunigung/Ionisation) - Konvektion Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  19. Transportgleichung - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste (Beschleunigung/Ionisation) - Konvektion - Quellterm Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  20. Transportgleichung - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste (Beschleunigung/Ionisation) - Konvektion - Quellterm - Verlust durch Kollisionen und Zerfall Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  21. Transportgleichung - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste (Beschleunigung/Ionisation) - Konvektion - Quellterm - Verlust durch Kollisionen und Zerfall - Spallation Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  22. Transportgleichung - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste (Beschleunigung/Ionisation) - Konvektion - Quellterm - Verlust durch Kollisionen und Zerfall - Spallation Komplizierte, gekoppelte DGL Suche nach einfachen Modellen Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  23. Vereinfachende Modelle - Leaky-Box-Modell Konstante Dichte / abgeschlossenes Volumen - NestedLeaky-Box-Modell kleine abgeschlossene Volumen um Quellen (beispielsweise Supernovas in dichten Wolken) - ClosedGalaxy-Modell Spezialfall des NestedLeaky-Box-Modell / Lokaler Spiralarm der Galaxie ist eingeschlossenes Volumen - Diffusionsmodelle Diffusionsterm keine Konstante schwer zu lösen Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  24. Vereinfachende Modelle - Leaky-Box-Modell Konstante Dichte / abgeschlossenes Volumen - NestedLeaky-Box-Modell kleine abgeschlossene Volumen um Quellen (beispielsweise Supernovas in dichten Wolken) - ClosedGalaxy-Modell Spezialfall des NestedLeaky-Box-Modell / Lokaler Spiralarm der Galaxie ist eingeschlossenes Volumen - Diffusionsmodelle Diffusionsterm keine Konstante schwer zu lösen Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  25. Leaky-box-Modell - Konstante Dichte im betrachteten Volumen • Teilchen werden am Rand reflektiert • konstante (energieabhängige) Entweichswahrscheinlichkeit Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  26. Leaky-box-Modell Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  27. Leaky-box-Modell 1. Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  28. Leaky-box-Modell 1. 2. Vernachlässigung von Energiegwinnen/-verlusten Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  29. Leaky-box-Modell 1. 2. Vernachlässigung von Energiegwinnen/-verlusten 3. Vernachlässigung von Konvektion Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  30. Leaky-box-Modell 1. 2. Vernachlässigung von Energiegwinnen/-verlusten 3. Vernachlässigung von Konvektion 4. Konstante Dichte Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  31. Leaky-box-Modell 1. 2. Vernachlässigung von Energiegwinnen/-verlusten 3. Vernachlässigung von Konvektion 4. Konstante Dichte Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  32. Rekapitulation - Welcher Term steht wofür? Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  33. Rekapitulation - Welcher Term steht wofür? - Diffusionsterm Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  34. Rekapitulation - Welcher Term steht wofür? - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  35. Rekapitulation - Welcher Term steht wofür? - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste - Konvektion Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  36. Rekapitulation - Welcher Term steht wofür? - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste - Konvektion - Quellterm Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  37. Rekapitulation - Welcher Term steht wofür? - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste - Konvektion - Quellterm - Kollisionen und Zerfall Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  38. Rekapitulation - Welcher Term steht wofür? - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste - Konvektion - Quellterm - Kollisionen und Zerfall - Spallation Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  39. Rekapitulation - Welcher Term steht wofür? - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste - Leaky Box Modell: - Konvektion - Quellterm - Kollisionen und Zerfall - Spallation Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  40. Rekapitulation - Welcher Term steht wofür? - Diffusionsterm - Energiegewinne/-verluste - Leaky Box Modell: - Konvektion - Quellterm - Kollisionen und Zerfall - Spallation Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  41. Spallation - „Zertrümmern“ von Primärteilchen führt zu Sekundärteilchen Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  42. Spallation - „Zertrümmern“ von Primärtermen führt zu Sekundärteilchen Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  43. Spallation - „Zertrümmern“ von Primärtermen führt zu Sekundärteilchen Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  44. Spallation - „Zertrümmern“ von Primärtermen führt zu Sekundärteilchen • wieso sind B, Be und Li • so häufig? entstehen besonders oft bei der Spallation. Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  45. Cosmic Ray Clocks - Man kennt Zerfallszeit bestimmter Atome - Man kennt Ursprungsmenge also auch Menge der Kerne, die noch messbar sein sollten Aus der Abweichung kann die Verbleibzeit in der Galaxie berechnet werden - wichtigstes Isotop: 10Be - Halbwertszeit: τ0 = 3,9*10 j 6 gemessen wird γ*τ0 (relativistisch) 10 - Zerfall in B Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  46. Cosmic Ray Clocks - Beschreibung mit einer Gleichung Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  47. Cosmic Ray Clocks - Beschreibung mit einer Gleichung - Vernachlässigung von Energiegewinnen/-verlusten, Konvektion und Stößen Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  48. Cosmic Ray Clocks - Beschreibung mit einer Gleichung - Vernachlässigung von Energiegewinnen/-verlusten, Konvektion und Stößen Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  49. Cosmic Ray Clocks - Beschreibung mit einer Gleichung - Vernachlässigung von Energiegewinnen/-verlusten, Konvektion und Stößen - Verluste durch Spallation: Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

  50. Cosmic Ray Clocks - Beschreibung mit einer Gleichung - Vernachlässigung von Energiegewinnen/-verlusten, Konvektion und Stößen - Verluste durch Spallation: Hauptseminarvortrag zur Ausbreitung der kosmischen Strahlung

More Related