Kaskadenschauer

Kaskadenschauer,

 

Kaskade, Schauer, lawinenartige Vermehrung energiereicher Elementarteilchen beim Durchgang durch Materie, die in der kosmischen Strahlung sowie bei hochenergetischen Teilchenreaktionen an Beschleunigern beobachtet wird. Eine Elektronenkaskade schwillt durch häufiges Wiederholen der Prozesse Bremsstrahlung, Elektron-Positron-Paarerzeugung sowie Positronenvernichtung an (etwa 2ⁿ Teilchen nach n Generationen) und bricht ab, wenn für die Elektronen der Energieverlust durch Ionisation die Bremsstrahlungsverluste überwiegt (»kritische« Energie hierfür: etwa 580 MeV / Z, wobei Z die Ordnungszahl des Absorbermaterials ist). Bei einer Energie von bis zu 10¹⁰ MeV eines eine Kaskade in der Erdatmosphäre auslösenden Elektrons kann ein Kaskadenschauer mehrere km² der Erdoberfläche überdecken und Milliarden Teilchen umfassen (großer Luftschauer). Bei einer Nukleonenkaskade (hadronischer Kaskadenschauer) wird durch eine Serie von inelastischen Wechselwirkungen des primären Teilchens (meist ein Proton) mit den Atomkernen des Absorbers eine Lawine von Kernbruchstücken und hochenergetischen Mesonen erzeugt. Bei deren Zerfall entstehen Elektronen und Gammastrahlen, die ihrerseits Elektronenkaskaden auslösen, sowie Myonen, die eine besonders durchdringende Komponente der kosmischen Strahlung darstellen.