Strahlung

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Der Begriff Strahlung bezeichnet die Ausbreitung von Teilchen oder Wellen. Im ersten Fall spricht man von Teilchenstrahlung oder Korpuskularstrahlung, im zweiten von Wellenstrahlung.

Die Unterscheidung zwischen Teilchen und Wellen ist historisch und hat als angenäherte, anschauliche Aussage nach wie vor Bedeutung. Jedoch hat nach heutiger Kenntnis jede Strahlung sowohl Teilchen- als auch Welleneigenschaften.

Verwendung des Wortes

Strahlen, der Plural von ‚Strahl‘, wird manchmal gleichbedeutend mit dem Begriff Strahlung verwendet, auch in Zusammensetzungen wie etwa „Alphastrahlen“ oder „Röntgenstrahlen“. Eine Einzahl wie etwa „Röntgenstrahl“ bezeichnet dagegen fast immer ein Strahlenbündel, das gerichtet ist und Energie und Impuls transportiert. Wenn der Strahl aus Teilchen mit Masse, Ladung oder anderen Eigenschaften besteht, werden auch diese transportiert. „Lichtstrahl“ kann allerdings beides, den idealisierten linienförmigen Strahl (siehe Geometrische Optik) oder ein Strahlenbündel, bedeuten. Die Mehrdeutigkeit des deutschen Wortes Strahl zeigt sich auch darin, dass in anderen Sprachen jeweils mehrere verschiedene Ausdrücke dafür existieren. Im Englischen bezeichnet zum Beispiel ray einen idealisierten Strahl, beam ein Strahlenbündel, jet einen Strahl von Materie.

Die Ausbreitung von Schall und anderen mechanischen Wellen folgt ähnlichen Gesetzen wie die Ausbreitung von elektromagnetischer Strahlung. Sie werden dennoch kaum als Strahlung bezeichnet.

Grundlagen

Trifft die Strahlung auf ein Hindernis, wird sie entweder absorbiert (aufgenommen und umgewandelt), unbeeinflusst transmittiert (hindurch gelassen), gestreut oder reflektiert (zurückgeworfen) (siehe auch Remission).

Die historische Debatte, ob Lichtstrahlen aus Teilchen oder Wellen bestehen, wurde in der Quantentheorie damit beantwortet, dass ein Lichtstrahl aus Photonen besteht, deren Aufenthaltsort im Rahmen der Quantenmechanik durch eine Wahrscheinlichkeitswelle beschrieben wird. Diese Wahrscheinlichkeitswellen können miteinander interferieren (siehe Doppelspaltversuch). Louis de Broglie hat in seiner Theorie der Materiewellen gezeigt, dass jedem Teilchen eine Wellenlänge zugeordnet werden kann. Dies erklärt, warum zum Beispiel ein Elektronenstrahl auch Interferenzphänomene zeigt. (Siehe auch Welle-Teilchen-Dualismus.)

Charakterisierung

Man unterscheidet Strahlung nach ihren Bestandteilen, nach ihrer Quelle oder nach ihrer Wirkung.

Elektromagnetische Wellen bestehen aus Photonen. Elektromagnetische Wellen mit kurzer Wellenlänge, also hoher Photonenenergie werden im Sprachgebrauch häufig als elektromagnetische Strahlung bezeichnet, etwa als Röntgenstrahlung, Bremsstrahlung, UV-Strahlung, Wärmestrahlung oder Infrarotstrahlung. Im langwelligen Bereich spricht man eher von Wellen, etwa Radiowellen.

Die Ausdrücke Teilchenstrahlung und Korpuskularstrahlung werden manchmal als Oberbegriffe für Strahlung verwendet, deren Bestandteile eine von Null verschiedene Masse haben. Einige Autoren bezeichnen jedoch auch Gammastrahlung, die zur elektromagnetischen Strahlung zählt und damit masselos ist, als Teilchenstrahlung.

Teilchenstrahlung unterscheidet man nach der Sorte der Teilchen, aus denen sie besteht, beispielsweise Alphastrahlung (α-Teilchen), Betastrahlung (Elektronen oder Positronen) oder Neutronenstrahlung.

Strahlung aus dem Weltraum unterscheidet man nach ihrer Quelle in Sonnenstrahlung, kosmische Strahlung, Hintergrundstrahlung und Hawking-Strahlung. Strahlung, die von radioaktiven Stoffen ausgeht, wird häufig als radioaktive Strahlung bezeichnet, obwohl nicht die Strahlung radioaktiv ist, sondern der emittierende Stoff. Die Strahlung aufgrund der natürlichen Radioaktivität der Erde heißt terrestrische Strahlung.

Ist die Energie der Strahlungsteilchen so hoch, dass sie aus Atomen oder Molekülen Elektronen entfernen kann, wird die Strahlung als ionisierende Strahlung bezeichnet. Elektromagnetische Wellen in diesem Energiebereich geben oft beim ersten Stoß einen Großteil ihrer Energie ab. Für die Energie- und Materialabhängigkeit siehe Massenschwächungskoeffizient. Geladene Teilchen hoher Energie geben diese beim Durchgang durch Materie in vielen kleinen Portionen ab. Für die Energie- und Materialabhängigkeit siehe Bremsvermögen.

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Maßgeschneiderte Nanopartikel
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01.07.2020
Sterne | Teilchenphysik
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Mit einem Spezialteleskop in Namibia hat ein DESY-geführtes Forscherteam einen besonderen Doppelstern als neue Quelle für sehr energiereiche kosmische Gammastrahlung nachgewiesen: Eta Carinae liegt 7500 Lichtjahre entfernt im Sternbild Schiffskiel (Carina) am Südhimmel und erzeugt den Messungen zufolge Gammastrahlung bis zu einer Energie von 400 Gigaelektronenvolt (GeV) – rund 100 Milliarden Mal mehr als die Energie von sichtbarem Licht.
17.06.2020
Astrophysik | Elektrodynamik
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11.06.2020
Sonnensysteme | Sterne | Exoplaneten
Vier neugeborene Exoplaneten von eigener Sonne gegrillt
Ein Team des Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) hat das Schicksal des jungen Sterns V1298 Tau und seiner vier Exoplaneten untersucht.
13.04.2020
Elektrodynamik
Neue Methode zur temperaturabhängigen Erzeugung von Terahertz-Strahlung
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Galaxien | Schwarze_Löcher
Etwas lauert im Herzen des Quasars 3C 279
Im April 2019 präsentierte die EHT-Kollaboration das erste Bild eines Schwarzen Lochs in der Radiogalaxie M 87.
20.03.2020
Teilchenphysik
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24.02.2020
Teilchenphysik | Elektrodynamik | Festkörperphysik
Elektronenbeugung zeigt winzige Kristalle in neuem Licht
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13.02.2020
Elektrodynamik | Festkörperphysik | Quantenoptik
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06.01.2020
Galaxien | Teleskope | Elektrodynamik
Ein sich wiederholender Radiostrahlungsausbruch aus einer Spiralgalaxie
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19.12.2019
Galaxien | Elektrodynamik
Von Harfen, Weihnachtsbäumen, einem wandernden Stern und den mysteriösen Strömen kosmischer Strahlung
Forscher am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) und dem Max-Planck-Institut für Astrophysik Garching (MPA) haben galaktische Radioobjekte untersucht, die Formen wie Weihnachtsbäume und Harfen annehmen.
26.11.2019
Galaxien | Sterne | Elektrodynamik
Gigantische magnetische Schleifen im Außenbereich eines fernen Sternsystems
Ein internationales Forscherteam unter Leitung des Bonner MPIfR hat polarisierte Radiostrahlung der Galaxie NGC4631 mit dem VLA-Radioteleskop untersucht.
28.10.2019
Milchstraße | Supernovae
Dem Krebsnebel ein energiereiches Geheimnis entlockt
Der Krebsnebel ist der Überrest einer vor rund 1000 Jahren beobachteten Supernova in unserer Galaxie.
02.10.2019
Festkörperphysik | Quantenoptik
Viele Varianten führen zu weißem Laserlicht
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05.09.2019
Sterne | Relativitätstheorie
Pulsar-Tomographie dank Einstein
Pulsare in Binärsystemen werden durch relativistische Effekte beeinflusst, die zur zeitlichen Änderung der Ausrichtung der Rotationsachsen führen.
22.08.2019
Sterne | Thermodynamik | Astrophysik
Experiment HADES simuliert die Kollision und das Verschmelzen von Sternen: 800 Milliarden Grad in der kosmischen Küche
Sie gehören zu den spektakulärsten Ereignissen im Universum: Kollisionen von Neutronensternen.
16.08.2019
Elektrodynamik | Quantenoptik
Laser für durchdringende Wellen: Forscherteam entwickelt neues Prinzip zur Erzeugung von Terahertz-Strahlung
Der „Landau-Niveau-Laser“ ist ein spannendes Konzept für eine ungewöhnliche Strahlungsquelle.
09.08.2019
Sterne | Atomphysik | Thermodynamik
800 Milliarden Grad Celsius: Temperaturen wie in Sternenkollisionen im Labor gemessen
Sie gehören zu den heißesten Momenten im kosmischen Geschehen: die Kollisionen von Neutronensternen im Universum, bei denen chemische Elemente gebildet werden.
11.07.2019
Elektrodynamik | Festkörperphysik
Leistungsstärkere weiße OLEDs: Dresdner Physiker befreien Photonen mittels Nanostrukturen
Organische Leuchtdioden (OLEDs) haben dank intensiver Forschungsarbeiten in den letzten Jahrzehnten den Elektronikmarkt immer weiter erobert – von OLED-Handydisplays bis zu herausrollbaren Fernsehbildschirmen, die Liste der Anwendungsfelder ist lang.
11.07.2019
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Experimenteller Mini-Beschleuniger erreicht Rekordenergie
Ein DESY-Forschungsteam hat einen neuen Rekord für einen Miniatur-Teilchenbeschleuniger erzielt: Erstmals hat ein mit Terahertz-Strahlung betriebener Beschleuniger die Energie der injizierten Elektronen mehr als verdoppelt.
13.06.2019
Wellenlehre | Quantenoptik
Lasertrick liefert energiereiche Terahertz-Blitze
Auf dem Weg zu neuartigen, kompakten Teilchenbeschleunigern hat ein Forscherteam von DESY und der Universität Hamburg einen wichtigen Meilenstein erreicht: Mit ultrastarken Laserpulsen ist es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gelungen, besonders energiereiche Blitze im Terahertz-Bereich zu erzeugen, die eine scharf definierte Wellenlänge besitzen.
12.06.2019
Teilchenphysik | Quantenoptik
Laserblitze für polarisierte Elektronen- und Positronenstrahlen
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03.06.2019
Elektrodynamik | Quantenoptik
Präzises Vermessen von Magnetismus mit Licht
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Galaxien
Galaxien als „kosmische Kochtöpfe“
Die Entstehung von Sternen innerhalb interstellarer Wolken aus Gas und Staub, sogenannten Molekülwolken, verläuft sehr schnell, aber auch sehr „ineffizient“.
19.02.2019
Quantenoptik
Physiker der TU Dortmund legt neue Grundlagen für die Weiterentwicklung von Strahlungsquellen
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21.01.2019
Milchstraße | Schwarze_Löcher
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21.12.2018
Quantenoptik
Moleküle aus mehreren Blickwinkeln
Lasergetriebene Röntgen-Laborquellen liefern neue Einsichten - Forscher am MBI haben erfolgreich Absorptionsspektroskopie im sog.
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Exoplaneten | Teilchenphysik
Universität Göttingen erforscht in internationalem Team Helium-Schweif eines Exoplaneten
Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Instituts für Astrophysik der Universität Göttingen hat entdeckt, dass der extrasolare Gasplanet WASP-69b einen kometenähnlichen Schweif aus Heliumpartikeln hinter sich herzieht.
15.11.2018
Kometen_und_Asteroiden | Exoplaneten
Kometen als Wasserträger für Exoplaneten
Erst 2016 haben WissenschafterInnen mit Proxima Centauri b den der Erde nächstgelegenen und potenziell bewohnbaren Exoplaneten entdeckt.
24.07.2018
Teilchenphysik
Wasser verstärkt Strahlenschäden
Radioaktive Strahlung schädigt Gewebe auf mehr Wegen als bislang bekannt.
12.07.2018
Astrophysik | Teilchenphysik
MAGIC-Teleskope finden Entstehungsort von seltenem kosmischen Neutrino
Astrophysikern ist es erstmals gelungen, die Quelle eines hochenergetischen kosmischen Neutrinos zu orten. Mit hoher Wahrscheinlichkeit entstammt das Neutrino einem Blazar, einem aktiven Schwarzen Loch im Zentrum einer entfernten Galaxie im Sternbild des Orion. Wie kam es zu diesem interessanten Ergebnis?
21.06.2018
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Wärmestrahlung bei kleinsten Teilchen
Wissenschaftlern aus Greifswald und Heidelberg ist es gelungen, zeitaufgelöste Messungen der inneren Energieverteilung gespeicherter Clusteranionen durchzuführen.
17.04.2018
Festkörperphysik | Plasmaphysik | Teilchenphysik
Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden
Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen.
11.04.2018
Festkörperphysik
Waldbrände in Kanada sorgen für stärkste jemals gemessene Trübung der Stratosphäre über Europa
Waldbrände können die Sonneneinstrahlung in der oberen Atmosphäre noch stärker trüben als Vulkanausbrüche.
10.04.2018
Festkörperphysik | Quantenoptik
Fraunhofer INT und Fraunhofer Space auf der ILA 2018: Bestrahlungstests und Satellitentechnologie
Auf der ILA 2018 in Berlin präsentiert das Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT am Stand 202 in Halle 4 den Nachbau einer Co-60-Bestrahlungsanlage und bestrahlte Materialproben, die den Einfluss von Strahlung auf verschiedene Materialien veranschaulichen.
03.04.2018
Teilchenphysik
Ein „Schweizer Taschenmesser“ für Elektronenstrahlen - vier Geräte in einem
Forscher bei DESY haben einen Mini-Teilchenbeschleuniger gebaut, der auf Knopfdruck vier verschiedene Funktionen ausführen kann.
28.02.2018
Astrophysik | Optik
E[email protected] entdeckt ersten nur im Gammalicht sichtbaren Pulsar
Das verteilte Rechenprojekt [email protected] aggregiert von zehntausenden Freiwilligen aus aller Welt gespendete Rechenleistung.
30.06.2017
Elektrodynamik
Blick in komplexe Lichtwellenformen
Mit einer neuen Methode lässt sich erstmals erfassen, wie sich das elektrische Feld von schwacher Strahlung bewegt.

Die cosmos-indirekt.de:News der letzten Tage

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Sonnensysteme | Planeten | Geophysik
Die Kruste des Mars ist richtig dick
Dank eines starken Bebens auf dem Mars konnten Forschende der ETH Zürich die globale Dicke der Kruste des Planeten bestimmen.
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Einblicke in riesige, verborgene Kinderstuben von Sternen
Mit dem Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) der ESO haben Astronomen einen riesigen Infrarot-Atlas von fünf nahe gelegenen Sternentstehungsgebieten geschaffen.
10.05.2023
Festkörperphysik | Quantenphysik | Quantencomputer
Verschränkte Quantenschaltkreise
ETH-Forschenden gelang der Nachweis, dass weit entfernte, quantenmechanische Objekte viel stärker miteinander korreliert sein können als dies bei klassischen Systemen möglich ist.
10.05.2023
Exoplaneten | Geophysik
Widerspenstiger Exoplanet lüftet seinen Schleier (ein bisschen)
Einem internationalen Forschungsteam, an dem das Max-Planck-Institut für Astronomie beteiligt ist, ist es nach fast 15 Jahren vergeblicher Anstrengungen gelungen, einige Eigenschaften der Atmosphäre des Exoplaneten GJ 1214 b zu ermitteln.
10.05.2023
Atomphysik
Forschende beschreiben flüssigen Quasikristall mit zwölf Ecken
Einen ungewöhnlichen Quasikristall hat ein Team der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU), der Universität Sheffield und der Jiaotong-Universität Xi'an gefunden.
08.05.2023
Quantenphysik
Künstliche Intelligenz lernt Quantenteilchen zu kontrollieren
In der Quantenforschung braucht man maßgeschneiderte elektromagnetische Felder, um Teilchen präzise zu kontrollieren - An der TU Wien zeigte man: maschinelles Lernen lässt sich dafür hervorragend nutzen.
06.05.2023
Teilchenphysik | Kernphysik
Elektronen-Rekollision in Echtzeit auf einen Schlag verfolgt
Eine neue Methode erlaubt, die Bewegung eines Elektrons in einem starken Infrarot-Laserfeld in Echtzeit zu verfolgen, und wurde am MPI-PKS in Kooperation zur Bestätigung theoretischer Quantendynamik angewandt.
05.05.2023
Satelliten und Sonden | Quantenoptik
GALACTIC: Alexandrit-Laserkristalle aus Europa für Anwendungen im Weltraum
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04.05.2023
Festkörperphysik | Quantenphysik
Nanophysik: Wo die Löcher im Flickenteppich herkommen
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03.05.2023
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