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Synchrotronstrahlung


Physik


Definition


Eine besondere Bremsstrahlung: als Synchrotronstrahlung bezeichnet man die elektromagnetische Strahlung, die tangential in Bewegungsrichtung geladener Teilchen abgestrahlt wird. Da die Ablenkung im physikalischen Sinne eine Beschleunigung (Änderung des Geschwindigkeitsvektors) darstellt, handelt es sich um eine besondere Form der Bremsstrahlung.

Eigenschaften



In welche Richtung wird die Strahlung abgegeben?


Die Synchrotronstrahlung bezieht sich auf Strahlung, die von Teilchen mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit abgegeben wird. Bei solchen sogenannten relativistischen Geschwindigkeiten wird die Strahlung fast ausschließlich eng gebündelt in Bewegungsrichtung der Teilchen nach vorne und tangential abgestrahlt. Tangential heißt: in die Richtung, in die das Teilchen fliegen würde, wenn es nicht abgelenkt würde, also geradeaus weiter fliegen würde.

Hohe Intensität und breiter Frequenzbereich


Synchrontronstrahlung kann bis zu einer Milliarde (Größenordnung) mal intensiver sein als die stärkste technisch herstellbare Röntgenstrahlung. Solche Intensitäten können zwar auch Lasergeräte erreichen. Laserlicht deckt aber nur immer einen sehr engen Frequenzbereich ab. Die Synchrotronstrahlung aus Teilchenbeschleunigern hingegen überspannt einen sehr breiten Bereich der elektromagnetischen Strahlung: von Radiowellen bis hin zur Röntgenstrahlung. Die Intensität ist dabei umso größer, je enger die Kreisbahn im Verhältnis zur Geschwindigkeit ist.

Natürliche Quellen


Synchrotronstrahlung tritt auch natürlich auf: so bewegen sich Elektronen im Magnetfeld des Planeten Jupiter und erzeugen durch die Ablenkung Synchrotronstrahlung im Radiowellenbereich[1]. Und im sogenannten Krabben-Nebel, den Resten einer Sternexplosion, strahlen Elektronen im sichtbaren Bereich ab.

Fußnoten




Elektronen bewegen sich auf einer Kreisbahn. Dabei werden sie ständig von starken Magneten hin zum Mittelpunkt der Kreisbahn abgelenkt. Diese Ablenkung wirkt wie eine Beschleunigung und das Elektron strahlt dadurch Energie ab, die Synchrotronstrahlung R. Bartolini