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Synchrotronstrahlung   

Ein Körper, den man auf eine Kreisbahn zwingt, erfährt eine permanente Beschleunigung senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung . "Geladene" Teilchen, also Impulse mit Spin, die eine Beschleunigung erfahren, geben Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung ab. Da sich in einem Synchrotron-Beschleuniger Teilchen, üblicherweise Elektronenimpulse, mit zunehmender hoher Geschwindigkeit auf einer Kreisbahn bewegen, entsteht also elektromagnetische Strahlung. Man nennt sie daher Synchrotronstrahlung. Die Synchrotronstrahlung wurde schon Ende des 19. Jahrhunderts von Liénard theoretisch vorhergesagt.
Der experimentelle Nachweis gelang Ende der 40er Jahre am 70 MeV-Synchrotron von General Electric in den USA.

Obwohl schon vor der SRT von Liénard vorhergesagt, wird der Effekt gern von der Relativistischen Physik vereinnahmt und mit der Abstrahlung von Photonen und dem Doppler-Effekt erklärt. Und da die theoretische Gültigkeit der SRT hauptsächlich im Bereich sehr hoher Geschwindigkeiten liegt, bezeichnet man die schnellen Teilchen bzw. Elektronen oft als "relativistisch", was schon ein doppelter Unsinn ist, weil Elektronen keine "Teilchen" sind und schon gar keine "relativistischen". 

In der T.A.O.-Matrix-Theorie sind Elektronen eine Reihe von Impulsen, die durch die Struktur ziehen und einen Spin aufweisen. Es sind also eher "Elektronenwellen" - allerdings von der Art, wie wir sie im PRINZIP DES SEINS als Scheinwellen definiert haben. Zu den einzelnen Impulsen dieser Wellen kann man natürlich auch "Teilchen" sagen, besser jedoch wäre "Quanten". Wenn wir uns daran erinnern, dass bei der Entstehung eines Protonfeldes zwei Impulse einander so begegnen, dass sie sich in der Folge quasi "verfolgen", können wir auch verstehen, dass "ein" Elektron tatsächlich aus zwei Impulsen besteht, was die seltsame Spin-Eigenschaft zur Folge hat, erst nach zwei Umdrehungen (also 720°)wieder die Ausgangssituation anzunehmen. Das haben Quantenphysiker natürlich schon längst bemerkt ;-)

Elektronenwellen strahlen ebenso wie Kugelfelder ("Protonen, Nukleonen") sekundäre Impulse (Vibrationen) ab, die ja nicht zuletzt alle Impulsfelder der Materie bilden. Quantenphysiker würden sagen, Elektronen seien von einem Photonenschauer bzw. virtuellen Photonen umgeben oder "eingehüllt". Diese Erkenntnisse sind allerdings noch nicht sehr alt und haben erst richtig Fuß gefasst, als man die Quantenfluktuationen des Vakuums nicht mehr leugnen konnte. 

Die folgenden Flash-Filmchen symbolisieren die Elektronenbunches im Beschleuniger als Kügelchen, was in diesem Fall durchaus akzeptabel ist, weil Elektronen natürlich nicht einzeln, sondern nur als gepulste Bündelstrahlung beschleunigt werden können. Einfaches Abbremsen (Abb.1 - oben) erzeugt die sogenannte Bremsstrahlung, sie setzt sich aus den Sekundärimpulsen zusammen, die einen Teil der Energie weitertragen, weil sie den plötzlichen Bogen, den die Elektronenwellen um die Atomfelder herum einschlagen, nicht mitmachen können. Das "Elektron" wird ja eigentlich nicht abgebremst, sondern nur in der Richtung abgelenkt - dabei strahlen Sekundärimpulse ab (ähnlich wie der Pulverschnee von den Skiern eines Slalomläufers). Diese Impulse verraten auch ein wenig vom Wesen des Elektrons - d.h. woraus die Elektronenwelle eigentlich besteht, denn es werden Lichtquanten emittiert, die wir Röntgenstrahlung nennen - oder auch Gammastrahlung (wenn sie aus dem Atomzentrum kommt) - und diese Impulsform haben wir im "Prinzip des Seins" ja für die Entstehung von Materie vorausgesetzt.

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Etwas gemächlicher geht es beim kreisenden Elektron der Abb.1 zu. Gleichsam wie ein Schiff auf glatter See erzeugt es durch kontinuierlichen Richtungswechsel Bug- und Heckwellen. Auch hier sind es die durch Doppler-Effekt veränderten Sekundärimpulse der Elektronenwelle, man nennt diese elektromagnetische Abstrahlung "Dipol-Strahlung".  Bei sehr hohen Geschwindigkeiten sieht die Sache jedoch anders aus (Abb.2): Die Bugwelle verdichtet sich sehr stark und strahlt tangential als Synchrotronstrahlung ab, die Heckwelle wird praktisch durch extreme Rotverschiebung unsichtbar. Gleichzeitig wird der Elektronenbunch ähnlich abgelenkt wie Merkur in seiner Umlaufbahn um die Sonne, was zu einer sogenannten Closed-Orbit-Störung führt. D.h. die Umlaufbahn des Elektronenstrahls wäre nicht mehr geschlossen, wenn man nicht eigene Korrekturen einsetzt, die allerdings auch schon wegen vieler anderer Störungen (Intra Beam Scattering1 etc.) notwendig sind. Da die Synchrotronstrahlung wegen ihrer Brillanz technisch hochinteressant ist (Radiometrie), hat man Mittel und Wege gefunden, sie durch raffiniert angeordnete Magnetfelder (Undulatoren, Wiggler) zu verstärken (Elektronenlaser). Die Abb.3  zeigt einen Undulator, der die Elektronenbunches im Zick-Zack durch Magnetkammern jagt und die begehrte Synchrotronstrahlung fokussiert abgibt.

Geladene "Teilchen" (Impulse) strahlen also "Photonen" (Sekundärimpulse) ab und können dabei Energieverlust und Richtungsänderung erleiden. Die Richtungsänderung findet aus ganz ähnlichen Gründen auch bei sehr großen Körpern, z.B. Planeten statt. Das haben wir schon im Beitrag über die Perihelverschiebung des Merkur genauer betrachtet. So wie der Synchrotronstrahl in Bewegungsrichtung einen verstärkten Widerstand erzeugt und dem Teilchen einen Gegenimpuls verleiht, was zur Closed-Orbit-Störung führt, so erzeugt auch der Merkur eine Art "Bugwelle" innerhalb seines Impulsfeldes bzw. in der T.A.O.-Matrix und erleidet einen Gegenschub, der aus seiner gekrümmten Bahn herausführt und die Öffnung seiner Ellipse verursacht. Und genauso wie das Elektron verliert auch der große Planet bei jedem Umlauf Energie. Auch diese wird in Form von Wellen abgestrahlt, und Einstein nannte sie "Gravitationswellen". Sie entstehen durch beschleunigte Massen - und da alle Bewegungen von Himmelskörpern praktisch beschleunigte sind, teilen sich ihre Veränderungen auch prinzipiell über Gravitationswellen mit.

Es gibt also eine gewisse Verwandtschaft zwischen den Effekten, die durch bewegte "Teilchen" und bewegte Himmelskörper zutage treten. Natürlich sind diese Auswirkungen bei den langsamen Planeten nicht so spektakulär, aber wenn Bewegungen und Rotationen fast Lichtgeschwindigkeit erreichen oder durch Gravitations- od. Magnetfeld-Einflüsse Elektronen im All beschleunigt werden, treten auch hier Synchrotronstrahlungen auf - zur Freude der Astronomen, die aus ihnen allerlei (verwegene) Schlüsse ziehen können.

Der Nachweis von Gravitationswellen scheint allerdings erst indirekt gelungen zu sein, indem man zumindest den Energieverlust von einander umkreisenden Pulsaren feststellen konnte - und diese Energie wird theoretisch (ART) mittels Gravitationswellen weggetragen, was auch so plausibel erscheint, dass die beiden Forscher Hulse und Taylor, die den Energieverlust festgestellt hatten, dafür den Nobelpreis bekamen.

Der weit hergeholt scheinende Vergleich mit der Closed-Orbit-Störung im Synchrotron und der Perihelverschiebung der Planeten Orbits soll eigentlich verdeutlichen, dass das Vakuum des Weltraums oder jenes im Beschleuniger kein "leerer" Raum sein kann. Alle diese Phänomene sind nur möglich, wenn ein Medium existiert. In seiner Ansprache zu Leiden (1920) hat Einstein diese Tatsache selbst betont - aber auch darauf hingewiesen, dass die üblichen Äthervorstellungen unplausibel sind, indem er einen Äther definierte, der "nicht mit der für ponderable2 Medien charakteristischen Eigenschaft, aus durch die Zeit verfolgbaren Teilen zu bestehen, ausgestattet werden darf; der Bewegungsbegriff dürfe auf ihn nicht angewendet werden..." Die T.A.O.-Matrix entspricht dieser Definition besser als ein beweglicher Äther oder ein sonstiges Medium aus beweglichen Teilen (Gravitonen etc.).

Für die Darstellung der Synchrotronstrahlung können wir dasselbe Bild einsetzen, das wir schon für die Periheldrehung des Merkur benutzten. Was sich bei dem Planeten innerhalb seines Feldes und des Sonnenfeldes mit feinsten Vibrationen abspielt, läuft einem vergleichbaren Wirkprinzip nach bei der Elektronenwelle im Bereich des Lichts (Photonen) ab. Während die Energie im Planetenorbit in nicht lokalisierbarer Weise sich über riesige Felder erstreckt und Gravitationswellen überhaupt nur in ganz bestimmten Situationen (besonders "schwere" Massen und hohe Geschwindigkeiten) messbar werden, tritt die Energie im Synchrotronenstrahl stark gebündelt als elektromagnetisches Lichtspektrum von extremer Bandbreite und hoher Brillanz auf. In vielen Bereichen physikalischer Untersuchungen und Experimente eignen sie sich besser als Röntgenstrahlen. 

Mit dem Begriff Brillanz  beschreibt man die Bündelung und Intensität des Lichts.  Das Licht einer 60-Watt-Glühbirne ist verglichen mit einer Kerze etwa zehn Mal brillanter. Die Sonne übertrifft die Glühbirne bereits um das 10.000fache an Brillanz. Die beispielsweise in der  Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS) produzierte Strahlung stellt die Sonne richtiggehend in den Schatten:  Dieses Synchrotron-Licht ist  zehn Milliarden Mal brillanter!


Mehr Interessantes über Synchrotronstrahlung:
http://www.snf.ch/downloads/hor/62_20_21_d.pdf
http://www.bessy.de/front_content.php?idcatart=568
mehr über Synchrotronstrahlung (HASYLAB, DESY) PDF 4,7 MB  


1  Intra Beam Scattering (IBS): Strahlinterne Streuung aufgrund der  Coulombwechselwirkung der Teilchen untereinander (Verlustprozess).

2    pon|de|ra|bel <Adj.; .bler, -ste> [spätlat. ponderabilis] (bildungsspr. veraltet): wägbar, berechenbar, kalkulierbar