Während du diesen Satz liest, rasen Hunderte unsichtbarer Teilchen durch deinen Körper — Überbleibsel von Explosionen, die vor Jahrmillionen in den Tiefen der Milchstraße stattfanden. Kosmische Strahlung trifft dich jede Sekunde: am Boden, im Bett, mitten in der Stadt. Spüren wirst du nichts davon. Messen lässt sie sich trotzdem — präzise, jederzeit und überall.
Stimmt das wirklich?
Ja, und die Zahlen sind eindeutig. Auf die äußere Erdatmosphäre prasseln etwa 1000 Teilchen pro Quadratmeter und Sekunde. Am Boden kommt davon vor allem eine Sorte an: Myonen. Rund 10.000 Myonen treffen jede Minute jeden Quadratmeter der Erdoberfläche — und damit auch dich. Umgerechnet sind das grob 150 bis 200 Teilchen pro Sekunde, die durch einen menschlichen Körper hindurchschießen.
Halt einmal die Handfläche in die Luft: Statistisch durchquert sie etwa ein Myon pro Sekunde. Die meisten passieren dich, ohne ein einziges Atom zu treffen — der Mensch besteht, atomar gesehen, fast nur aus leerem Raum.
Warum ist das so?
Die eigentliche kosmische Strahlung erreicht den Boden gar nicht. Was aus dem All ankommt — meist Protonen — knallt in rund 10 Kilometern Höhe mit voller Wucht in die Atomkerne der Luft. Aus diesem Aufprall entsteht ein Teilchenschauer: eine Kaskade aus Pionen, Elektronen, Neutronen und eben Myonen, die sich kegelförmig nach unten ausbreitet. Ein einziges energiereiches Primärteilchen kann dabei bis zu 100 Milliarden Sekundärteilchen erzeugen.
Dass die Myonen überhaupt unten ankommen, ist eigentlich ein Ding der Unmöglichkeit. In Ruhe zerfällt ein Myon nach nur 2,2 Mikrosekunden — viel zu kurz, um 10 Kilometer zu überbrücken. Weil die Teilchen aber mit etwa 99,5 Prozent der Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind, dehnt sich für sie die Zeit: Aus 2,2 werden rund 16 Mikrosekunden. Diese Zeitdilatation aus Einsteins Relativitätstheorie ist der Grund, warum die kosmische Strahlung jede Sekunde bis zu dir vordringt. Myonen sind damit ein lebender Beweis, dass Einstein recht hatte.
Noch verrückter
Nicht alle Teilchen sind harmlos schwach. 1991 registrierten Forscher in der Wüste von Utah ein einzelnes Teilchen mit der unfassbaren Energie von 3,2 · 10²⁰ Elektronenvolt — so viel kinetische Energie wie ein scharf geschlagener Tennisball, gebündelt in einem einzigen Atomkern. Es ging als „Oh-My-God-Teilchen“ in die Physikgeschichte ein und bleibt bis heute eines der energiereichsten je gemessenen Objekte.
Geschützt wirst du gleich doppelt: Das Erdmagnetfeld lenkt geladene Teilchen ab, die Atmosphäre bremst den Rest. Genau deshalb steigt die Strahlendosis, je höher man kommt. Flugpersonal sammelt auf Reiseflughöhe Dosen, die mit beruflich strahlenexponierten Beschäftigten in Medizin und Technik vergleichbar sind. Astronauten ohne den schützenden Luftmantel trifft es am härtesten.
Und die Strahlung lässt sich sogar nutzen: Mit der Myonentomografie haben Physiker bereits einen unbekannten Hohlraum in der Cheops-Pyramide aufgespürt und durchleuchten aktive Vulkane von innen — ganz ohne Bohrung, allein mit den Teilchen, die der Kosmos gratis liefert.
Verwandte Fakten
Die Quellen dieser Teilchen reichen von unserer Sonne über explodierende Sterne in der Milchstraße bis zu fernen Galaxien. Wer mehr über die Kräfte hinter diesen Botschaften aus dem All wissen will, findet im Weltall-Bereich verwandte Phänomene — von der Dichte eines Neutronensterns bis zum Sonnenwind, der unsere Polarlichter zündet.
Quellen
- Wikipedia: Kosmische Strahlung — Teilchenfluss, Myonen-Flussdichte, Oh-My-God-Teilchen, Teilchenschauer
- scinexx.de: Was sind Myonen? — 10.000 Myonen pro m² und Minute, Lebensdauer, Zeitdilatation
- LEIFIphysik: Lebensdauer von Myonen — Entstehung in 10 km Höhe, Anteil am Boden
Häufige Fragen
Ist kosmische Strahlung gefährlich für mich?
Auf Meereshöhe ist die Belastung gering, weil Erdmagnetfeld und Atmosphäre den Großteil abschirmen. Höhenstrahlung steigt aber mit der Höhe – Flugpersonal und Astronauten sind deutlich stärker exponiert.
Wie viele Teilchen treffen meinen Körper pro Sekunde?
Rund 10.000 Myonen treffen jede Minute jeden Quadratmeter der Erdoberfläche. Durch einen Menschen schießen dadurch etwa 150 bis 200 Teilchen pro Sekunde – meist völlig unbemerkt.
Woher kommt kosmische Strahlung?
Sie stammt aus drei Quellen: von unserer Sonne, aus der Milchstraße (etwa von Supernovae) und aus fernen Galaxien. Sie besteht überwiegend aus Protonen.
Warum spüre ich die Strahlung nicht?
Myonen durchdringen Materie fast widerstandslos und treffen nur selten ein Atom in deinem Körper. Es entstehen keine spürbaren Reize, die Teilchen passieren dich einfach.
Was ist das Oh-My-God-Teilchen?
Ein 1991 gemessenes Teilchen mit 3,2 · 10²⁰ Elektronenvolt – so viel Energie wie ein scharf geschlagener Tennisball, gebündelt in einem einzigen Atomkern. Eines der energiereichsten je registrierten Objekte.