Askaryan-Strahlung

Askaryan-Strahlung, auch bekannt als Askaryan-Effekt, tritt auf, wenn sich ein Teilchen schneller als die Phasengeschwindigkeit von Licht in einem dielektrischen Medium (bspw. Salz, Eis oder Mondregolith) bewegt. Der dadurch entstehende Teilchenschauer hochenergetischer Sekundärteilchen weist eine Ladungsanisotropie auf und emittiert kohärente Strahlung im Radio- oder Mikrowellen-Bereich.

Geschichte

Das Phänomen ist nach dem sowjetisch-armenischen Physiker Gurgen Askarjan benannt, der diesen bereits 1962 postulierte.[1] Aufgrund der Ähnlichkeit zur Tscherenkow-Strahlung wird die Askaryan-Strahlung gelegentlich auch Radio-Tscherenkow-Strahlung genannt.

Die Strahlung wurde zuerst 2000, 38 Jahre nach der theoretischen Arbeit Askaryans, entdeckt. Bislang konnte der Effekt in Quarzsand,[2] Steinsalz,[3] Eis[4] und der Erdatmosphäre nachgewiesen werden.[5]

Der Effekt ist vor allem bei der Nutzung von Materie zum Nachweis von Ultrahochenergie-Neutrinos von Interesse. Mit dem Antarctic Impulse Transient Antenna Experiment (ANITA) konnte Askaryan-Strahlung von kosmischen Neutrinos aus dem antarktischen Eisschild nachgewiesen werden. Darüber hinaus nutzten mehrere Experimente den Mond als Interaktionsvolumen für Neutrinos. Die dabei entstehende Askaryan-Strahlung kann dann mit Hilfe von Radioteleskopen detektiert werden.[6][7][8][9]

  • RADHEP-2000 Write-ups
  • Jordan C. Hanson, Amy L. Connolly: Complex analysis of Askaryan radiation: A fully analytic treatment including the LPM effect and Cascade Form Factor. In: Astroparticle Physics. Band 91, Mai 2017, S. 75–89, doi:10.1016/j.astropartphys.2017.03.008 (elsevier.com [abgerufen am 4. April 2022]).
  • Jaime Alvarez-Muñiz, Andrés Romero-Wolf, Enrique Zas: Practical and accurate calculations of Askaryan radiation. In: Physical Review D. Band 84, Nr. 10, 11. November 2011, ISSN 1550-7998, S. 103003, doi:10.1103/PhysRevD.84.103003 (aps.org [abgerufen am 4. April 2022]).

Einzelnachweise

  1. ↑ G. Askaryan: Excess Negative Charge of an Electron-Photon Shower and Its Coherent Radio Emission. Band 14, Nr. 2. Soviet Physics JETP, 1962, S. 441–443.
  2. ↑ RADHEP-2000 Write-ups David Saltzberg, Peter Gorham, Dieter Walz, Clive Field, Richard Iverson: Observation of the Askaryan Effect: Coherent Microwave Cherenkov Emission from Charge Asymmetry in High-Energy Particle Cascades. In: Physical Review Letters. Band 86, Nr. 13, 26. März 2001, ISSN 0031-9007, S. 2802–2805, doi:10.1103/PhysRevLett.86.2802 (aps.org [abgerufen am 4. April 2022]).
  3. ↑ P. W. Gorham, D. Saltzberg, R. C. Field, E. Guillian, R. Milinčić: Accelerator measurements of the Askaryan effect in rock salt: A roadmap toward teraton underground neutrino detectors. In: Physical Review D. Band 72, Nr. 2, 21. Juli 2005, ISSN 1550-7998, S. 023002, doi:10.1103/PhysRevD.72.023002 (aps.org [abgerufen am 4. April 2022]).
  4. ↑ P. W. Gorham, S. W. Barwick, J. J. Beatty, D. Z. Besson, W. R. Binns: Observations of the Askaryan Effect in Ice. In: Physical Review Letters. Band 99, Nr. 17, 25. Oktober 2007, ISSN 0031-9007, S. 171101, doi:10.1103/PhysRevLett.99.171101 (aps.org [abgerufen am 4. April 2022]).
  5. ↑ S. Buitink, A. Corstanje, H. Falcke, J. R. Hörandel, T. Huege: A large light-mass component of cosmic rays at 1017–1017.5 electronvolts from radio observations. In: Nature. Band 531, Nr. 7592, 3. März 2016, ISSN 0028-0836, S. 70–73, doi:10.1038/nature16976 (nature.com [abgerufen am 4. April 2022]).
  6. ↑ Goldstone Radio Search for Ultra-High Energy Neutrinos. Abgerufen am 4. April 2022.
  7. ↑ KVI APP, NuMoon. 17. September 2009, archiviert vom Original am 17. September 2009; abgerufen am 4. April 2022.
  8. ↑ University of Adelaide | High Energy Astrophysics | LUNASKA. Abgerufen am 4. April 2022.
  9. ↑ Project RESUN. 8. Juli 2010, archiviert vom Original am 8. Juli 2010; abgerufen am 4. April 2022.