Neue Forschungen am CERN haben die Entstehung von kosmischen Stürmen untersucht. Jede Sekunde prasseln Teilchen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit vom Himmel zur Erde. Diese Teilchen stammen von kosmischen Stürmen, die kontinuierlich auf Atome in der Erdatmosphäre einwirken und sie in einen Sturm von Teilchen verwandeln.
Hintergrund der kosmischen Stürme und deren Entdeckung
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckte der Physiker Victor Hess mit Hilfe von Heißluftballons die Existenz von kosmischen Teilchen. Er stellte unerwartet fest, dass die Strahlungsintensität in großen Höhen zunimmt und schloss daraus, dass diese Teilchen aus dem Weltraum kommen. Für diese Entdeckung erhielt er 1936 den Nobelpreis für Physik.
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Forschungen haben gezeigt, dass diese kosmische Strahlung eine neue Art von Materie namens Antimaterie umfasst. Diese Materien beinhalten Myonen, Pionen und Kaonen, die ähnlich wie Elektronen, Protonen und Neutronen sind, jedoch nur kurzzeitig existieren und schwerer zu beobachten sind. Diese Teilchen haben unser Verständnis der modernen Teilchenphysik erweitert.
Neues Experiment am CERN und dessen Ergebnisse
Am 1. Juli 2025 simulierten Wissenschaftler am CERN zum ersten Mal kosmische Stürme im Labor, indem sie Atomkollisionen von Sauerstoff mit Protonen verwendeten. In diesem Experiment fungierte der Protonenstrahl als kosmisches Teilchen und der Sauerstoffstrahl als Erdatmosphäre. Die Energie jeder Kollision wurde in einen Sturm von Teilchen umgewandelt, der die Anfangsmomente eines kosmischen Sturms nachbildete.
Wir analysierten die Details dieser Kollisionen mit leistungsstarken Kameras im ATLAS-Experiment und konnten die Eigenschaften dieser Teilchen mit einer Genauigkeit messen, die mehr als 10 Mal über den Vorhersagen der Computermodelle liegt. Diese Ergebnisse können helfen, die Zusammensetzung der kosmischen Teilchen zu identifizieren und wichtige Hinweise zu ihrer Herkunft zu liefern.
Diese Studie hat neue Verbindungen zwischen Teilchenphysik und Hochenergie-Astrophysik geschaffen und es wird gehofft, dass ihre Ergebnisse zu einem besseren Verständnis von kosmischen Stürmen und extremen Ereignissen im Universum beitragen. Dennoch bleiben viele Fragen zur Herkunft dieser Teilchen und wie sie hohe Energien erreichen, unbeantwortet.
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