Kosmische Strahlung
7. August 1912: eine Ballonfahrt schreibt Geschichte
Am 7. August 1912 startete Victor Franz Hess knapp nach sechs Uhr früh zu einer Ballonfahrt, die in die Physikgeschichte einging. Ein historischer Rückblick und ein Überblick über die Veranstaltungen zum Jubiläum.
7. August 1912, Aussig an der Elbe, Böhmen, 6 Uhr früh. Prall gefüllt mit Wasserstoffgas steht der Ballon "Böhmen" bepackt mit einen Zweifaden-Elektrometer zur Messung ionisierender Strahlung für den Abflug bereit. Es war der siebente Flug in einer Reihe von Ballonfahrten im Jahr 1912, dem Victor Franz Hess mit besonderer Erwartung entgegenfieberte: Denn diesmal wollte er hoch hinauf, sein Ziel galt der Messung der Veränderung der Intensität der ionisierenden Strahlung mit zunehmender Höhe.
Eine ungeklärte Frage
Die Frage dahinter war einfach, jedoch ungeklärt. Zur damaligen Zeit versuchten Physiker herauszufinden, was Luft elektrisch leitend macht. Als vielversprechender Kandidat galt die frisch entdeckte Radioaktivität. Experimente von Hess zeigten, dass eine ausreichend dicke Luftschicht diese Strahlung abschirmt. Das ließ die Vermutung aufkommen, dass die Intensität ionisierender Strahlung mit der Entfernung von der Erde abnimmt. Das setzte natürlich voraus, dass die radioaktiven Elemente der Erde die einzige Quelle für eine derartige Strahlung waren. Doch war diese Annahme korrekt?
Genau das wollte Victor Franz Hess herausfinden. Seine diesbezüglichen Forschungsarbeiten begann er als Assistent am Institut für Radiumforschung der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften in Wien, heute Österreichische Akademie der Wissenschaften. Das Institut für Radiumforschung war das erste Institut der Akademie und ist das Vorgängerinstitut des heutigen Stefan-Meyer-Instituts für subatomare Physik. Hess war Mitarbeiter der ersten Stunde und widmete sich intensiv der damals brandaktuellen Forschungsfrage.
Die Suche nach Antworten
Einer der ersten, der versuchte experimentell zu überprüfen, wie sich die Intensität ionisierender Strahlung mit der Höhe verändert, war der deutsche Physiker und Jesuitenpater Theodor Wulf, der 1910 den erst rund 20 Jahre zuvor errichteten Eiffelturm für seine Experimente nutze. Mit einem speziell entworfenen Elektrometer führte er Messungen auf der Erde, sowie an der Spitze des Eiffelturms, also in einer Höhe von knapp über 300 Metern, durch. Seine Ergebnisse bestätigten zwar eine Abnahme der ionisierenden Strahlung, aber in einem geringeren Maß, als es erwartet wurde - ein Hinweis, dass es womöglich auch Quellen aus dem Weltall für ionisierende Strahlung geben könnte.
Es war klar, dass man höher hinauf musste, um Antworten zu finden. Als der passionierte Ballonfahrer Hess sich der Aufgabe annahm, waren bereits Ballonfahrten unternommen worden, die jedoch aufgrund ungeeigneter Messgeräte keine eindeutigen Ergebnisse lieferten. Eine Weiterentwicklung des von Wulf entworfenen Elektrometers machte das Messgerät auch für die Messungen in größeren Höhen einsatztauglich und ließ auf eine Klärung der Frage hoffen. Mit seinen Ballonflügen begann Hess 1911, eine finanzielle Unterstützung der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften ermöglichte die Durchführung von sieben weiteren Flügen im Jahr 1912.
Der entscheidende Ballonflug
7. August 1912, Aussig an der Elbe, Böhmen, knapp nach 6 Uhr früh. Der historische Ballonflug beginnt. Der Aufstieg verläuft ohne Probleme. Bis 1000 Meter ist die Strahlung ein wenig schwächer als auf der Erdoberfläche, bei 1500 Metern gleich groß - doch ab dann steigt sie rapide an. Trotz schwerer Höhenkrankheit, Kälte und Sauerstoffmangel kann Hess seine Messungen bis in eine Höhe über 5000 Metern durchführen. Sie ergeben doppelt so hohe Werte wie auf der Erde. Der Beweis ist erbracht: Es muss auch aus dem Weltall kommende ionsierende Strahlung geben.
Nobelpreis und Flucht
Seine Messergebnisse veröffentlichte Victor Franz Hess in den Sitzungsberichten der Akademie der Wissenschaften. Sie wurden mehrere Jahre lang angezweifelt, doch letztendlich bestätigt. 1936 erhielt Victor Franz Hess gemeinsam mit Carl David Anderson, der in der von Hess entdeckten kosmischen Strahlung das erste Antimaterie-Teilchen, das Positron, entdeckte, den Nobelpreis für Physik. Die Akademie der Wissenschaften ehrte Hess für seine Forschung 1933, indem sie ihn in den Kreis ihrer korrespondierenden Mitglieder aufnahm. Doch bereits 1938 musste er, von den Nationalsozialisten vertrieben und seines Nobelpreisgeldes beraubt, aus Österreich fliehen und war gezwungen, seine Forschungsarbeiten in den USA fortzusetzen.
Victor Franz Hess im Schloss Pöllau
Der gebürtige Steirer Victor Franz Hess, ist hier zu Lande wenig bekannt, und seine Leistungen wurden Jahrzehnte lang in der Öffentlichkeit kaum gewürdigt. Das zu ändern hat sich die Victor-Franz-Hess-Gesellschaft mit der Hess-Forschungs- und Gedenkstätte (eingebettet in das Europäische Zentrum für Physikgeschichte, Echophysics) in Pöllau zum Ziel gesetzt. Möglich wurde dies auf Initiative von Peter M. Schuster. Er erhielt von nahen Verwandten von Victor F. Hess in den USA den privaten Nachlass, einschließlich der originalen Nobelpreisurkunde. Die Universität Wien steuerte die von Hess für die entscheidenden Versuche 1912 verwendeten Messgeräte bei.
Auf Schloss Pöllau bei Hartberg in der Steiermark wird Victor Franz Hess im Rahmen der Ausstellung "Strahlung - der ausgesetzte Mensch" der Öffentlichkeit vorgestellt. Die Ausstellung wird am 6. Mai 2012 im Anschluss an das von der Universität Innsbruck und der Victor-Franz-Hess-Gesellschaft gemeinsam organisierte Symposium "100 Years of Cosmic Rays" eröffnet und ist bis 25. November 2012, donnerstags bis sonntags von 10:00 bis 17:00 Uhr zugänglich (geöffnet). Neben dem private Nachlass von Victor F. Hess einschließlich seiner originalen Nobelpreisurkunde, zeigt die Ausstellung viele jener Geräte, die Hess bei seinen Ballonfahrten und Forschungen verwendet hat.
Veranstaltungen zum Victor-Franz-Hess-Jahr 2012
Symposium und Ausstellung sind Teil eines Veranstaltungsreigens zum Victor-Franz-Hess-Jahr 2012 anlässlich des runden Jubiläums der historischen Ballonfahrt, in dessen Rahmen auch die ÖAW, ihrem ehemaligen Mitarbeiter und Mitglied, nach dem sie 2009 ihr Forschungsgebäude in Graz benannt hat, gebührend gedenken will.
Bruno Besser vom Institut für Weltraumforschung, sowie Siegfried Bauer, wirkliches Mitglied der ÖAW und langjähriger Stellvertretender Direktor des Instituts, werden beim Symposium "100 Years of Cosmic Rays" Leben und Werk von Victor Franz Hess beleuchten. Das ÖAW-Institut für Hochenergiephysik plant für den 1. September 2012 gemeinsam mit dem Österreichischen Weltraumforum (ÖWF) den Start eines Stratosphärenballons (siehe Zum Jubiläum: Start eines Stratosphärenballons ). Die feierliche Eröffnung des Victor-Franz-Hess-Jahres fand am 19. März 2012 im Rahmen einer Festveranstaltung in der ÖAW statt.
April 2012