Hess, Victor Franz - Austria-Forum : Biographien
Hess, Viktor Franz#
* 24. 6. 1883, Schloss Waldstein (Steiermark)
† 17. 12. 1964, Mount Vernon bei New York (USA)
Nobelpreisträger für Physik 1936
© Bildarchiv d. ÖNB, Wien, für AEIOU
Viktor Franz Hess wurde am 24. Juni 1883 im Schloss Waldstein bei Peggau geboren. Sein Vater Vinzenz war Förster und stand im Dienste des Schlossherren, des Prinzen Moritz Öttinger-Wallenstein.
Von 1893 bis 1901 absolvierte er seine Schulbildung am Gymnasium in Graz, von 1901 bis 1905 studierte er hier an der Universität Physik. 1906 promovierte er mit einer Dissertation über die "Brechung eines Lichtstrahls durch Flüssigkeitsgemische unter Berücksichtigung der beim Mischen eintretenden Volumsänderung" zum Dr. phil. Die Promotion erfolgte "sub auspiciis imperatoris" (unter Anwesenheit des Kaisers Franz Joseph höchst persönlich).
Durch Vermittlung seines Doktorvaters erhielt er einen Arbeitsplatz an der Universität Wien bei Franz Serafin Exner.
1907 und 1908 sammelte Viktor Hess wichtige Erfahrungen am Mineralogischen Institut der Universität Wien, von 1908 bis 1920 hielt er Vorlesungen in medizinischer Physik an der Veterinäruniversität, und ab 1910 las er als Privatdozent an der Wiener Universität am Institut für Radiumforschung. Hier am neugegründeten Institut wurde er Assistent bei Stefan Meyer.
Im selben Jahr habilitierte er sich an der Universität Wien mit einer Arbeit "Absolutbestimmung des Gehaltes der Atmosphäre an Radiuminduktion", die von Exner angeregt worden war. Hess widmete sich weiter den Wirkungen der radioaktiven Stoffe in der Atmosphäre und entdeckte im darauf folgenden Jahr 1911 die Höhenstrahlung („kosmische Strahlung"): diese Entdeckung sollte ihm 1936 den Nobelpreis einbringen.
1920 wurde Viktor Hess endlich an seine Heimatuniversität in Graz berufen, wo er das Amt eines außerordentlichen Professors erhielt, im September 1920 heiratete Viktor Hess die Witwe des k.u.k. Rittmeisters Arthur Breisky.
Bereits 1921 ließ sich Viktor Hess für zwei Jahre von seiner Stelle in Graz beurlauben, um in die Vereinigten Staaten zu gehen. Als Direktor leitete er den Aufbau eines Forschungslabors der Untited States Radium Corporation in New Jersey. Außerdem las er an einigen amerikanischen Universitäten und hatte eine Stellung als Berater beim U.S. Department of the Interior am Bureau of Mines inne.
1923 kehrte er nach Graz zurück und wurde 1925 Professor für Experimentalphysik, 1931 folgte er dem Ruf nach Innsbruck, wo er Vorstand des neugegründeten Institutes für Strahlenforschung wurde und eine hochgelegene Station zur Erforschung der Kosmischen Strahlung am Hafelekar (2300 m) einrichtete. Die Strahlenschädigung, die er bei seinen Forschungen an einem Daumen erlitt, machte schließlich eine Amputation nötig.
Hess schuf die Grundlagen für die gesamte spätere Strahlungs- und Kernforschung und wurde 1936 für seine Verdienste um die Kosmische Strahlung mit dem Nobelpreis für Physik geehrt. Er erhielt den Preis gemeinsam mit Carl David Anderson, einem Schüler von Robert Millikan, der in der Kosmischen Strahlung das Positron entdeckt hatte.
Nach dem "Anschluss" Österreichs an das Deutsche Reich, wurde er ohne Pension zwangsweise in den Ruheverstand versetzt, weil er den Nationalsozialismus ablehnte (und seine Frau jüdischer ABstammung war).
Hess emigrierte mit seiner Frau am Ende des Jahres in die USA, wo er an der Fordham University, New York, bis zu seiner Emeritierung 1956 lehrte.
Er entwickelte selbst ein Gerät zur Messung von Gammastrahlen und studierte die Probleme des Strahlenschutzes (Radiumverbrennungen an der eigenen Hand).
1944 erhielt er die amerikanische Staatsbürgerschaft und kehrte nach dem Zweiten Weltkrieg mehrfach besuchsweise nach Österreich zurück.
Viktor Franz Hess, der zahllose Auszeichnungen für seine wissenschaftlichen Leistungen erhielt und durch mehrere Ehrendoktorate geehrt wurde, verstarb am 17. Dezember 1964 im Alter von 81 Jahren in Mt. Vernon im Staat New York.
Werke (Auswahl):
- Die elektrische Leitfähigkeit der Atmosphäre und ihre Ursachen, 1926
- Die Weltraumstrahlung und ihre biologischen Wirkungen, 1940
- Persönliche Erinnerungen, 1950
Literatur:
- Almanach der Österreichischen Akademie der Wissenschaften 116, 1966
- Neue Deutsche Biographie
Essay#
Forschungsreise im Freiballon#
Von der Wiener Zeitung (9. August 2012) freundlicherweise zur Verfügung gestellt.
Von
Christian Pinter
- Vor 100 Jahren entdeckte der spätere österreichische Nobelpreisträger Viktor Hess die kosmische Strahlung - und zwar während abenteuerlicher Luftfahrten.
Wien, 1912: Zu den begeisterten Anhängern des Ballonsports zählt Viktor Hess. Am 24. Juni 1883 in Waldstein bei Deutschfeistritz geboren, arbeitet der Steirer am Institut für Radiumforschung der Akademie der Wissenschaften. Von der radioaktiven Strahlung geht damals ein starker Reiz aus. Man misst sie noch recht umständlich mit Elektrometern. In elektrisch geladenen Metallzylindern ionisiert die Strahlung Luft, macht sie leitfähig. Das sorgt für eine messbare Abnahme der elektrischen Ladung.
© Wiener Zeitung /Archiv Victor-F.-Hess-Gesellschaft
Die recht voluminösen Elektrometer verraten: Ein wenig ionisierende Strahlung ist stets vorhanden, wohl wegen des Radiums, Thoriums und Urans in der Erdkruste. Diese Bodenstrahlung müsste mit zunehmendem Abstand zur Erdoberfläche abnehmen, etwa auf hohen Türmen. Das ist aber kaum der Fall. Liegt das etwa an der Eigenstrahlung der Turmspitzen, oder treiben radioaktive Substanzen in der Atmosphäre? Hess will das klären. Schon 1911 ist er zweimal mit Ballonen aufgestiegen, ohne oben einen dramatischen Rückgang der Strahlung gemessen zu haben. 1912 ermöglicht ihm eine Subvention der Akademie sieben weitere Starts.
Arbeiter müssten für eine Ballonfahrt zwei, drei Wochenlöhne bezahlen - und sind daher nur Zaungäste am Startplatz. In den Körben sieht man meist Offiziere und Geschäftsleute, Ärzte oder Wissenschafter - auch in Wien, wo der Flugpionier Viktor Silberer 1901 den Aero Club gegründet hat. Silberer hatte außerdem eine Leuchtgasleitung zur Feuerwerkswiese im Prater legen lassen, um die Ballone zu füllen. Der Brennstoff wird in den städtischen Gaswerken beim Erhitzen von Steinkohle gewonnen. Er dient zunächst zur Beleuchtung von Straßen, Fabriken und Wohnungen. Später wird man ihn "Stadtgas" nennen.
In azurblauen Höhen
Am 17. April strömen 1600 Kubikmeter Leuchtgas in den Ballon "Excelsior", blähen ihn am Rasenplatz des Aero Clubs auf. Hess hat zwei besonders robuste, luftdichte Elektrometer anfertigen lassen: Sie sind aus drei Milimeter dickem Messing geformt und werden am Rand des Korbs befestigt.
Um 10.30 Uhr vormittags hebt man ab. Bald sehen die Menschen im Prater nur noch aus wie Ameisen. Dann verschwinden Pferdewagen und Automobile aus der Sicht. Die Vögel unter sich lassend, sind Hess und der Ballonführer nun konkurrenzlos die Herren der Lüfte.
Als sie die Wolkendecke durchstoßen, tut sich ein azurblauer Himmel über ihnen auf. Der "Excelsior" steigt bis auf 2750 Meter. Als er über das Tullnerfeld ins Waldviertel treibt, verwandelt sich die Sonnenscheibe langsam in eine schmale Sichel: Während der Sonnenfinsternis kühlt das Leuchtgas ab. Um die Höhe zu halten, werfen die Männer Ballast ab. Nach dreistündigem Flug ist aller Sand aufgebraucht. Man landet nahe dem wolkenverhangenen Weitra.
Hess zieht Resümee: Nach anfänglicher, sehr leichter Abnahme ist die radioaktive Strahlung in größerer Höhe wieder angestiegen - sogar auf noch stärkere Werte als am Boden! Von der Sonne konnte die Strahlung scheinbar nicht herrühren, war diese doch weitgehend vom Mond bedeckt. Um die kurzfristigen Schwankungen der angezeigten Werte zu überprüfen, will Hess nun möglichst weite Strecken in fester Höhe zurücklegen. Tagsüber ist das wegen der wärmenden Sonnenstrahlen schwierig. Er muss durch die dunkle Nacht treiben.
Wetterleuchten
Am späten Abend des 26. April startet Hess abermals, diesmal mit Ballonführer Wilhelm Hoffory: Der Hauptmann hat bereits mehr als 100 Fahrten absolviert und vor drei Jahren einen Weitenrekord von fast 1000 km aufgestellt. Außerdem kommt ein drittes Messgerät an Bord. Anfangs werden die Männer noch vom Mond begleitet. Weil der Ballon den Luftströmungen folgt, spüren sie keinen Wind, auch Fahrtbewegungen sind kaum zu bemerken.
Es ist absolut still. So geht es stundenlang in fast konstanten 300 m Höhe dahin, über das schlafende Floridsdorf, über Stockerau und den Bezirk Hollabrunn. Gegen Ende der Reise steigt der Freiballon höher. Schon ab 800 m bemerkt Hess neuerlich eine Zunahme der Ionisation. Wie er notiert, sei "die Existenz einer von oben kommenden Strahlung nicht auszuschließen". Man landet nach eineinhalb Stunden Fahrt im südmährischen Pouzdrany (deutsch: Pausram).
Am 20. Mai erhalten die Männer Verstärkung durch einen Assistenten der Meteorologischen Zentralanstalt in Wien: Herr Wolf soll Veränderungen des Luftdrucks, der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur protokollieren. Diesmal geht es mit 60 km/h nach Kuttenberg (Kutná Hora) und über das ehemalige Schlachtfeld von Königgrätz. Hier, im böhmischen Ort Sadowa, landet der "Excelsior" nahe dem Bahnhof. Die schwere Ballonhülle wird in den eckigen Korb gestopft, das ganze Paket zurück nach Wien geschickt: Neben den Landkarten führt man deshalb immer auch Eisenbahnfahrpläne mit.
Bei der Fahrt am 3. Juni verheißt Wetterleuchten nichts Gutes. Mitten in der Nacht entscheidet man sich zu einer Landung bei Brünn, um dem aufziehenden Gewitter zu entgehen. Am 19. Juni versucht es Hess ganz allein, kommt aber nur bis Fischamend. Am 28. nimmt er wieder den meteorologischen Beobachter Wolf mit: Acht Stunden lang sammelt er nun mit dem Ballon "Austria" Messergebnis um Messergebnis.
Dann will Hess ganz hoch hinauf! Mit dem Wiener Leuchtgas ist das nicht zu schaffen. Wasserstoff muss her, besitzt dieser doch eine wesentlich bessere Tragkraft.
Am 7. August 1912 hauchen 1680 Kubikmeter dieses Gases dem "Böhmen" Leben ein - vor den Toren einer Chemiefabrik im tschechischen Industriestädtchen Aussig an der Elbe (Ústí nad Labem). Der Ballon gehört dem Deutschen Luftfahrt-Verein Böhmen.
Höhenkrankheit
Schon 1908 ist Richard Katz vom "Prager Tagblatt" mit einem Ballon dieses Namens gestartet; und zwar ebenfalls in Aussig. Mit dem Journalisten drängten sich zwei weitere Männer im Korb: "Hinterlistigerweise wird er immer kleiner, je länger man in ihm steht", hielt Katz fest. Sein Kapitän wähnte sich lange auf Kurs Richtung München. Man landete schließlich jedoch in Fuhlsbüttel bei Hamburg. Wärter der Irrenanstalt wälzten sich über die gelbe Ballonhülle, um den letzten Rest Wasserstoff heraus zu pressen. Wenig später wird hier der Hamburger Flughafen gegründet.
Hoffory, Wolf und Hess starten um 6.12 Uhr morgens. Mit dem Ballon "Böhmen" geht es von Aussig die Elbe entlang, über die sächsische Schweiz und über die Oberlausitz nach Cottbus. Beim Aufstieg fällt die Temperatur auf minus zehn Grad Celsius. Schlimmer ist jedoch der rasch sinkende Luftdruck. Er löst bei Hess Höhenkrankheit aus. Der 29-Jährige inhaliert Sauerstoff. In 5350 m Höhe entschließt er sich zur Umkehr. Mit zwei Metern pro Sekunde sinkt der Ballon auf den Scharmützelsee zu. Dort, 50 km südöstlich von Berlin, setzt der Korb glatt auf einer sandigen Wiese auf.
Diesmal sind die Werte sehr deutlich gestiegen. Hess betont, "dass in Höhen jenseits 3000 Meter eine von allen drei Apparaten auch quantitativ ziemlich übereinstimmend angezeigte Zunahme der durchdringenden Strahlung erfolgt". Diese müsse demnach "von oben in unsere Atmosphäre eindringen". Offenbar ist sie kosmischen Ursprungs. Hess legt seine Resultate 1912 in den Sitzungsberichten der Wiener Akademie dar. Fast gleichzeitig zieht der Ballon "Böhmen" bei einer sportlichen Verfolgungsjagd über Wien.
Im Jahr danach startet Hess noch einmal. Dann setzt der Weltkrieg dem himmelsstürmenden Treiben ein jähes Ende. Alle Ballone müssen zum Militär. Die Spur des "Böhmen" verliert sich. Kommandeur Wilhelm Hoffory wird 1916 über der Ukraine tödlich verwundet, Hess folgt Rufen an die Universitäten von Graz und Innsbruck. 1936 sichert ihm die Entdeckung der kosmischen Strahlung den Nobelpreis für Physik. Die Nazis verfolgen ihn dennoch, aus politischen Gründen. Er stirbt am 17. Dezember 1964 in den USA.
Dem renommierten österreichischen Physiker und Schriftsteller Peter M. Schuster wird es später gelingen, den gesamten privaten Nachlass als Dauerleihgabe für die Victor-Franz-Hess-Gesellschaft zu erhalten. Die Exponate sind zusammen mit den 1912 verwendeten Messinstrumenten und 600 weiteren historischen Geräten in der Ausstellung "Strahlung - der ausgesetzte Mensch" zu sehen: und zwar bis 25. November 2012 im ehemaligen Augustiner-Chorherrenstift in Schloss Pöllau bei Hartberg (geöffnet Donnerstag bis Sonntag zwischen 10 und 17 Uhr).
Schwarze Löcher
Im Kosmos lauern gigantische Teilchenbeschleuniger: Extrem starke Magnetfelder packen Atome und jagen sie fast auf Lichtgeschwindigkeit hoch. Kräftige Felder existieren teils auch auf unserer Sonne. Man findet sie aber vorrangig in den Außenzonen ausgedehnter Superblasen, die von noch viel heißeren Sonnen gebildet werden; und in Supernova-Überresten, wie sie bei der Explosion massereicher Sterne zurückbleiben. Die energiereichsten Teilchen stammen wohl von rasch rotierenden Neutronensternen und sogar aus dem Herzen fremder, aktiver Galaxien: Dort beschleunigen zentrale Schwarze Löcher gewaltige Mengen von Gas.
Im atomaren Cocktail dieser kosmischen Primärstrahlung dominieren Wasserstoff- und Heliumkerne. Jeder Quadratmeter der äußeren irdischen Lufthülle wird tausendmal pro Sekunde davon getroffen. In Höhen um 20 km stößt die Primärstrahlung auf atmosphärischen Sauerstoff und Stickstoff. In einem kaskadenartigen Prozess entsteht dabei ein Schauer neuer Teilchen: Diese kosmische Sekundärstrahlung schafft es bis zur Erdoberfläche, zum Glück nur sehr abgeschwächt. Daher dominiert unten klar die Bodenstrahlung. Doch weiter oben führt der Kosmos Regie.
Christian Pinter, geboren 1959, lebt als Fachjournalist in Wien und schreibt seit 1991 über astronomische Themen im "extra". Internet: www.himmelszelt.at
Essay#
Nach wie vor ein Rätsel#
Vor 100 Jahren hat Victor Franz Hess die Kosmische Strahlung entdeckt#
Von der Wiener Zeitung (Freitag, 16. März 2012) freundlicherweise zur Verfügung gestellt.
Von
Alexandra Grass
- Der österreichische Forscher erhielt im Jahr 1936 den Physik-Nobelpreis.
Foto: © Wikipedia
Wien. In jeder Sekunde und bei jedem Wetter regnet es Teilchen aus den Tiefen des Universums auf die Erde. Diese für die Menschen nicht direkt wahrnehmbare sogenannte Kosmische Strahlung wurde vor 100 Jahren vom Wiener Physiker Victor Franz Hess entdeckt.
Am 7. August 1912 war Hess in einem Ballon auf 5350 Meter Höhe aufgestiegen und konnte dabei Strahlungswerte ablesen, die bereits mehr als doppelt so hoch wie an der Erdoberfläche waren. Für seine Entdeckung wurde er 1936 mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet.
Die Kosmische Strahlung zählt zu den natürlichen Strahlungsquellen. Sie besteht vorwiegend aus Protonen, daneben aus Elektronen und vollständig ionisierten Atomen. Auf die äußere Erdatmosphäre treffen etwa 1000 Teilchen pro Quadratmeter und Sekunde. Durch Wechselwirkung mit den Gasmolekülen entstehen Teilchenschauer mit einer hohen Anzahl von sogenannten Sekundärteilchen. Nur ein geringer Teil davon erreicht die Erdoberfläche. Nachweisbar ist die Sekundärstrahlung sowohl am Erdboden als auch durch Ballonsonden.
Polarlichter und "Ötzi"
Die auffälligste und schönste Auswirkung der Kosmischen Strahlung sind Polarlichter. Sie entstehen durch jenen Teil der Strahlung, den Hess gar nicht wahrgenommen hat - den Sonnenwind. Doch Sonnenwinde und -stürme wie jener, der die Erde in der vergangenen Woche erreichte, blasen nur weniger energiereiche Teilchen Richtung Erde, die leicht vom Magnetfeld abgefangen werden. Nur bei Sonneneruptionen erreichen auch hochenergetische Teilchen der Sonne höhere Bereiche der Erdatmosphäre. Der Ursprung der hochenergetischen Anteile liegt aber noch im Dunkeln. Ein Teil dürfte bei Sternenexplosionen stark beschleunigt werden, als weitere Kandidaten gelten massereiche Schwarze Löcher. Der Ursprung ist also auch nach 100 Jahren noch ein Rätsel.
Ein Mensch ist pro Jahr im Schnitt einer effektiven Dosis von etwa 2,4 Milli-Sievert (mSv) Strahlung durch natürliche Quellen ausgesetzt. Dazu trägt die Kosmische Strahlung am Boden etwa 0,4 mSv bei. Da in größeren Höhen die schützende Lufthülle immer dünner wird, steigt die Belastung im Flugzeug, aber auch schon beim Bergsteigen, an. Das UN Scientific Committee nennt als Dosis für einen Zehn-Stunden-Flug 0,03 mSv. Zum Vergleich dazu: Die Strahlendosis eines Lungenröntgens liegt bei 0,07, die einer Mammographie bei 0,5 mSv.
Der Kosmischen Strahlung ist es auch zu verdanken, dass das Alter von organischem Material bestimmt werden kann - so etwa der berühmten Gletschermumie "Ötzi". Noch nicht geklärt ist ihr Einfluss auf das Klima.
Hess gilt als Österreichs vergessener Nobelpreisträger, an den kein Denkmal erinnert. Nur zwei Jahre nach der Preisverleihung wurde er von den Nationalsozialisten ohne Pension in den Ruhestand gezwungen. Gründe dafür waren seine offene Ablehnung der Nazis und die jüdische Abstammung seiner Frau.
Das Nobelpreisgeld musste er als sogenannte "Reichsfluchtsteuer" in "Reichsschatzscheine" umtauschen. Er flüchtete mittellos über die Schweiz in die USA, wo er in New York eine Stelle an der Fordham University annahm. In seine Heimat kehrte Hess später nur mehr für Kurzbesuche zurück.
Victor-Franz-Hess-Jahr
Im Ruhestand forschte der Physiker über den Einfluss radioaktiver Strahlung auf den Menschen, die er am eigenen Leib zu spüren bekommen hatte. Er musste sich 1934 einer Kehlkopfkrebsoperation unterziehen und verlor nach Strahlenschäden einen Daumen. Am 17. Dezember 1964 verstarb Hess in Mount Vernon (USA).
Das für 2012 ausgerufene Victor-Franz-Hess-Jahr wird am 19. März mit einer Festveranstaltung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Wien eröffnet. Es folgen Konferenzen in Innsbruck und Graz sowie in Deutschland. In Erinnerung an seine Leistungen werden Ballone gestartet und auch ein Theaterstück über sein Leben uraufgeführt. Weitere Veranstaltungen finden in Atlanta und Denver (USA) sowie in Moskau statt.
Essay#
Radioaktivität aus dem All #
von
Christian Pinter
Von der der Zeitschrift "Wiener Zeitung" freundlicherweise zur Verfügung gestellt.
Vor 125 Jahren wurde der österreichische Nobelpreisträger Viktor Franz Hess, Entdecker der "Kosmischen Strahlung", geboren
Ein Blitz schlug in den Turm des Schlosses Waldstein ein, rund eine Gehstunde nordwestlich des steirischen Deutschfeistritz. Das Erlebnis bewegte den am 24. Juni 1883 geborenen Viktor Franz Hess zutiefst und entzündete sein Interesse an der Luftelektrizität. Vater Vinzenz, fürstlicher Forstmeister, hatte ihn ans Gymnasium nach Graz geschickt. Dort besucht Viktor gerade die Universität, als Henri Becquerel sowie Pierre und Marie Curie den Nobelpreis für Physik erhalten – für die Entdeckung der Radioaktivität und des Radiums. Hess promoviert 1906 und wirkt am Zweiten Physikalischen Universitätsinstitut in Wien. Dann wird er Assistent am jungen Institut für Radiumforschung der Akademie der Wissenschaften in der Boltzmanngasse 3.
Der Umgang mit radioaktiven Proben wird ihn schwer schädigen und zur Amputation des linken Daumens führen. Forscher haben damals ein interessantes Phänomen beobachtet: Elektrisch geladene Körper verlieren gemächlich ihre Ladung. Die Luft isoliert offensichtlich nicht perfekt. Sie muss selbst etwas leitfähig, also ionisiert sein. Dafür machen Hess und seine Kollegen die radioaktive Strahlung verantwortlich, die ständig aus der Erdkruste dringt. Demnach sollte die Leitfähigkeit der Atmosphäre abnehmen, je weiter man sich vom Erdboden entfernt. Doch selbst hoch oben auf dem Eiffelturm, so stellt der Jesuit Theodor Wulf 1910 fest, ist das kaum der Fall.
Viktor Hess erwirbt den Ballonführerschein und steigt 1912 mit Hilfe des Österreichischen Aeroclubs und der Akademie weit über 5000 Meter hoch auf. Anfangs zeigen seine Bordelektrometer eine Ab-, dann jedoch eine stetige Zunahme der Ionisation. Dergleichen ist mit der Bodenstrahlung nicht zu erklären. Vorsichtig spricht Hess von der Existenz einer "Höhenstrahlung", deren wahrscheinliche Quelle er aber schon im Weltall wähnt. Zu Vergleichs- und Testzwecken nimmt er mehrstündige Messungen am Platz des Aeroclubs vor, einem weiten Rasenfeld im Wiener Prater. Außerdem versenkt er das Messgerät in 3,5 Meter tiefem Wasser der Alten Donau. Die Leitung des städtischen Strandbades Gänsehäufel und Bademeister Tomitzky überlassen ihm Boote und sonstige Behelfe.
Messung der Strahlung
Nach zweijährigem Arbeitsaufenthalt in New Jersey kehrt Hess in seine steirische Heimat zurück. 1925 übernimmt er die Leitung des Physikalischen Instituts der Universität Graz. Fuhrwerke und Träger schaffen seine Messgeräte auf den Gipfel des Hohen Sonnblicks hinauf, wo man seit 1886 ein meteorologisches Observatorium betreibt. Hier, in 3105 Meter Seehöhe, startet er eine lange Messreihe. Auch andernorts will man nun Natur und Ursache der "Kosmischen Strahlung" ermitteln. Dazu werden ihre Intensitätsschwankungen mit der Tages- und der Jahreszeit, der Sonnenhöhe und dem Sternenstand verglichen. Allerdings setzen die von Hess geplanten Untersuchungen mit noch empfindlicheren Instrumenten die ständige, kostspielige Anwesenheit eines Physikers voraus.
Als Hess 1931 an die Universität Innsbruck berufen wird, richtet er deshalb eine neue Station auf dem nahen Hafelekar ein. Sie ist in nur 40 Minuten per Seilbahn zu erreichen. Die junge Nordkettenbahn stellt dafür ein Unterkunftshaus in 2270 Metern Höhe zur Verfügung. Fünf Jahre später wird Hess die größte Ehrung zuteil: Für den Fund der "Kosmischen Strahlung" erhält er den Nobelpreis für Physik, gemeinsam mit Carl David Anderson. Der US-Amerikaner hatte – übrigens in der "Hess’schen" Strahlung – das Positron entdeckt.
Bald setzt man auf dem Hafelekar auch fotografische Verfahren zur Teilchenregistrierung ein. Die empfindlichen Kernspurplatten werden am Wiener Institut für Radiumforschung untersucht. 1937 erspähen Marietta Blau und Hertha Wambacher darauf mikroskopisch kleine "Zertrümmerungssterne": Sie entstehen, wenn Silberatome der Platte von Teilchen der Kosmischen Strahlung getroffen werden. Die Physikerinnen erhalten dafür den renommierten Lieben-Preis, der zum letzten Mal für lange Zeit vergeben wird. Die Nazis verfolgen die Stifterfamilie. Auch Marietta Blau muss fliehen.
Nobelpreisträger Hess passt den braunen Despoten politisch nicht ins Konzept. Gerade an die Universität Graz zurück gekehrt, wird er 1938 ohne Pensionsanspruch entlassen. Er emigriert in die USA, lehrt an der katholischen Fordham-University von New York. Im nahen Mount Vernon findet er im Dezember 1964 die letzte Ruhestätte.
Den Beginn des Raumfahrtzeitalters erlebte Hess also noch mit: Die meisten frühen Satelliten trugen Messgeräte zur Erforschung "seiner" Strahlung in die Umlaufbahn. Die eigentliche Primärstrahlung lässt sich nämlich nur in sehr großen Flughöhen oder, besser noch, direkt im All erkunden. Sie besteht vor allem aus Masseteilchen, aus positiv geladenen Protonen, Alphateilchen und negativen Elektronen. Die schnellsten besitzen Milliarden Mal mehr Energie als die gefährlichste Gammastrahlung auf Erden. Irgendwo im All müssen Wasserstoff und Helium von unvorstellbar kräftigen Magnetfeldern gepackt und auf nahezu Lichtgeschwindigkeit gebracht werden. Die Suche nach diesen Teilchenbeschleunigern ist nicht einfach, langt die "Kosmische Strahlung" doch aus allen Richtungen mit recht ähnlicher Intensität ein. Auf der langen Reise zur Erde werden die geladenen Teilchen nämlich von den Magnetfeldern in der Milchstraße gepackt und mannigfach im Laufe gestört. Und dies verwischt die Spuren ihrer Herkunft.
Rasende Gasteilchen
Dennoch konnten Forscher den Täterkreis einengen. So rührt die extragalaktische Primärstrahlung sehr wahrscheinlich von Aktiven Galaxien bzw. Quasaren her – fernen Milchstraßen, in deren Zentren Schwarze Löcher von jeweils Millionen bis Milliarden Sonnenmassen enorme Gasmengen anziehen. Ein Teil der Gasteilchen wird von Magnetfeldern ergriffen und in Form mächtiger Jets in den Raum gejagt. Die galaktische Primärstrahlung geht vor allem auf das Konto von Supernova-Explosionen innerhalb unserer Milchstraße. Der spektakuläre Tod eines Riesensterns lässt einen gasförmigen, expandierenden Supernova-Überrest zurück. Darin versteckt sich meist ein winziger, ultrakompakter Neutronenstern. Beide Hinterlassenschaften sind berühmt für ihre extremen Magnetfelder. Für die solare Primärstrahlung ist übrigens unsere Sonne verantwortlich: Magnetische Prozesse erhitzen Plasma in ihrer Atmosphäre auf Dutzende Millionen Grad und katapultieren es ins All.
Die rasenden Teilchen der Primärstrahlung prasseln ständig auf alle ungeschützten Oberflächen im Sonnensystem. Sie dringen bis zu einem Meter tief ins Gestein ein und sorgen dort für die Bildung neuer Isotope. Das erlaubt Aussagen über die Bestrahlungsdauer – und verrät Forschern etwa, wie lange ein kleiner Meteorit durchs All geirrt sein muss. Raumfahrer sehen tatsächlich Lichtblitze, wenn kosmische Teilchen ihre Augen treffen. Ein langer Flug zum Mars würde das strahlungsbedingte Krebsrisiko deutlich erhöhen. Ein weiteres Mal ließe man einen derart exponierten Astronauten wohl nicht mehr ins All.
Da sich geladene Teilchen leichter entlang der Feldlinien als quer zu ihnen bewegen, werden sie vom Erdmagnetfeld teilweise zu den Polgebieten hin abgelenkt. Besseren Schutz bietet unsere Lufthülle. In Höhen um etwa 20 Kilometer treffen die kosmischen Teilchen auf atmosphärische Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle. Die Kollisionen bremsen sie ab, bewirken allerdings ein anderes Problem: In einem kaskadenartigen Prozess sorgt ein einziges energiereiches Proton aus dem All für die Produktion von Millionen bis Milliarden neuer Teilchen. Nur ein Bruchteil davon schafft es bis auf die Erdoberfläche. Diese Sekundärstrahlung zeichnet in Wien für etwa ein Drittel der natürlich bedingten Strahlungsbelastung verantwortlich. In großen Höhen, speziell bei Flügen über die Polgebiete hinweg, übernimmt sie die Regie: Arbeitsalltag für Airline-Crews.
In der Luft sorgt der Teilchenbeschuss auch für die Bildung des Isotops Kohlenstoff-14. Dieses wird von Lebewesen aufgenommen und zerfällt mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren. Darauf fußt die Radiokohlenstoffdatierung, die von Archäologen zur Altersbestimmung organischer Stoffe eingesetzt wird. Manche Forscher sehen einen statistischen Zusammenhang zwischen der Stärke der "Kosmischen Strahlung" und der Bewölkungsdichte. Höchst umstritten ist, ob sie auch Blitzschläge auslösen kann: Diese Hypothese hätte Viktor Franz Hess sicherlich gefallen.
Christian Pinter, geboren 1959, lebt als Fachjournalist in Wien und schreibt seit 1991 über astronomische Themen im "extra". Internet: members.aon.at/dr.c.pinter
Quellen:
- AEIOU
- Uni Innsbruck, Diplomarbeit Viktor Hess
- Wiener Zeitung
- Österreichische Zentralbibliothek für Physik
- Forschungszentrum Dresden
Redaktion: I. Schinnerl
Höchstinteressant ! War Hess jüdischer Abstammung ?
-- Glaubauf Karl, Montag, 19. März 2012, 14:55
Hess' Gattin - Maria Breisky, geb. Wärmer, Witwe des k.u.k. Rittmeisters Arthur Breisky - war jüdischer Abstammung.
-- Schinnerl Ingeborg, Dienstag, 20. März 2012, 11:53
Danke, erklärt alles...
-- Glaubauf Karl, Dienstag, 20. März 2012, 12:46
