Entdeckung der kosmischen Strahlung Mit Höhenkrankheit zum Nobelpreis

Vor 100 Jahren entdeckte der österreichische Physiker Victor Franz Hess bei Ballonfahrten die Höhenstrahlung. Damals konnte die Wissenschaft wenig damit anfangen, heute bietet sie ein Fenster in die Tiefen des Kosmos.

Von Dirk Eidemüller

Manche der wichtigsten Entdeckungen geschehen, wenn man nur hartnäckig genug auf der falschen Fährte ist. Auf diese Weise stieß Kolumbus auf Amerika, und der österreichische Physiker Victor Franz Hess entdeckte vor genau hundert Jahren die kosmische Strahlung. Er erhielt für seine bahnbrechende Forschung im Jahr 1936 den Nobelpreis. Mit wagemutigen Ballonfahrten und penibler Analyse stellte er am 7. August 1912 fest, dass aus dem All unaufhörlich Strahlung auf die Erde trifft.

Kosmische Strahlung erkundete der Physik-Pionier Viktor Franz Hess vor 100 Jahren noch von einem Ballon aus. Heute dienen dafür Großobservatorien wie das Hess-Teleskop in Namibia  und das Magic-Experiment auf der Kanareninsel La Palma.

(Foto: dpa/dpaweb)

Zu seiner Zeit war die Entdeckung überraschend, wenn nicht mysteriös", sagt Matthias Steinmetz vom Leibniz-Institut für Astrophysik in Potsdam. "Aber er hat der modernen Physik damit ein neues Fenster aufgestoßen, sowohl in die Tiefen des Kosmos als auch in die subatomare Welt der Teilchenphysik."

Mit seiner Entdeckung begründete Hess die Astroteilchenphysik, die heute exotischen kosmischen Objekten auf die Spur zu kommen sucht. Ihre teils riesigen Observatorien stehen in der argentinischen Pampa, liegen unter einem italienischen Granitberg, sind im Eis der Antarktis versenkt und kreisen auf Satelliten um die Erde. Auch Ballonfahrten gehören bis heute dazu. Dabei muss sich aber niemand wie einst Hess persönlichem Unbill aussetzen; die Flüge sind unbemannt.

Eigentlich wollte der Physiker nachweisen, dass radioaktive Strahlung abnimmt, je weiter man sich von der Erde entfernt. Damals war bereits bekannt, dass aus dem radioaktiven Zerfall von Atomen im Gestein überall auf der Erde eine geringe, wenn auch schwankende Dosis ionisierender Strahlung zu finden ist.

Wenn die Strahlung aus dem Boden stammt, sollte sie folglich mit zunehmender Höhe abnehmen. Die Wissenschaftler wussten auch, dass ionisierende Strahlung Luft elektrisch leitend macht. Mit Hilfe sogenannter Elektrometer ließen sich Entladungen messen und damit Rückschlüsse auf die ionisierende Strahlung ziehen.

Die frühen Kernphysiker stellten sich unter anderem die Frage, wie es sich mit der Radioaktivität in größeren Höhen verhielt. Der damals 29-jährige Victor Franz Hess arbeitete am Wiener Radiuminstitut und plante mehrere Ballonfahrten, um die Abnahme der radioaktiven Strahlung in größerer Höhe zu messen. Auf seinen Fahrten nahm er Sauerstoffgeräte und mehrere Messinstrumente mit.

Hess flog nicht nur bei Tag, sondern auch nachts und während einer Sonnenfinsternis, um einen möglichen Einfluss der Sonnenstrahlung auf die Messungen auszuschließen. Schon bald entwickelte er eine große Begeisterung für das Ballonfahren. Er und seine Ballonführer bewiesen auch gehörigen Mut, nachts und bei mitunter schwierigen Bedingungen in große Höhen zu steigen. Die ersten Fahrten lieferten noch keine eindeutigen Ergebnisse. Die Strahlung schien in der Tat bis in 1000 Meter Höhe abzunehmen. Hess entschied sich schließlich beim siebten Versuch dazu, eine Hochfahrt zu unternehmen.

Am 7. August 1912 stieg er deshalb beim nordböhmischen Aussig an der Elbe auf. Der Ballon trieb in nördliche Richtung und erreichte eine Höhe von 5350 Metern. Obwohl er Sauerstoff inhalierte, litt Hess so schwer an der Höhenkrankheit, dass sie schon bald darauf tiefer gingen und im brandenburgischen Bad Saarow landeten.