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Micron Document

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<title>Runaway-Breakdown</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Runaway-Breakdown</span></h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Der <b>Runaway-Breakdown</b>, im Deutschen auch <i>Runaway-Entladung</i> genannt, ist ein physikalischer Effekt der <a href="Elektrostatische_Entladung" title="Elektrostatische Entladung">elektrischen Entladung</a>, der wahrscheinlich bei der <a href="Blitz" title="Blitz">Blitzentstehung</a> eine Rolle spielt. Dabei sinkt der <a href="Elektrischer_Widerstand" title="Elektrischer Widerstand">Widerstand</a>, den in Luft beschleunigte <a href="Elektron" title="Elektron">Elektronen</a> durch Stöße erfahren, ab einer bestimmten Geschwindigkeit, anstatt weiter zu steigen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Probleme_bei_der_Untersuchung_der_Blitzentstehung">Probleme bei der Untersuchung der Blitzentstehung</h2></div>

<p>Seit den ersten Untersuchungen von Blitzen durch <a href="Benjamin_Franklin" title="Benjamin Franklin">Benjamin Franklin</a> ging man davon aus, dass Blitze wie Funkenentladungen zu behandeln seien. Diese äußern sich z. B. durch kleine <a href="Stromschlag" class="mw-redirect" title="Stromschlag">Stromschläge</a>, die man bekommt, wenn man sich elektrostatisch aufgeladen hat und dann eine Türklinke berührt. Damit ein solcher Funkenüberschlag entstehen kann, müssen in der Luft <a href="Elektrische_Feldst%C3%A4rke" title="Elektrische Feldstärke">elektrische Feldstärken</a> von ungefähr drei Millionen Volt pro Meter auftreten. In <a href="Gewitter" title="Gewitter">Gewitterwolken</a> wurden diese Feldstärken jedoch nicht einmal ansatzweise gemessen. Offenbar ist also der Mechanismus, der zur Entstehung eines Blitzes führt, keine einfache Entladung.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Der_Runaway-Breakdown">Der Runaway-Breakdown</h2></div>

<p>Eine Lösung des Problems könnte im Runaway-Breakdown, einer ungewöhnlichen Art des elektrischen Durchschlags, liegen. Diese Theorie wurde erstmals <a href="1961" title="1961">1961</a> von <a href="Alexander_Wiktorowitsch_Gurewitsch" title="Alexander Wiktorowitsch Gurewitsch">Alexander Gurewitsch</a> vom <a href="Lebedew-Institut" title="Lebedew-Institut">Lebedew-Institut</a> in <a href="Moskau" title="Moskau">Moskau</a> aufgestellt.

</p><p>In einer konventionellen Entladung bewegen sich Elektronen relativ langsam, da sie permanent mit <a href="Molek%C3%BCl" title="Molekül">Molekülen</a> der Luft zusammenstoßen. Dieser Widerstand ist umso größer, je schneller die Elektronen sind. Oberhalb von Geschwindigkeiten von 6 Millionen Meter pro Sekunde (etwa zwei Prozent der <a href="Lichtgeschwindigkeit" title="Lichtgeschwindigkeit">Lichtgeschwindigkeit</a>) sinkt der Widerstand jedoch trotz zunehmender Geschwindigkeit wieder. Die Ursache liegt darin, dass das Maß für die Wahrscheinlichkeit einer Elektronen-Stoßionisation, der sog. <a href="Wirkungsquerschnitt" title="Wirkungsquerschnitt">Wirkungsquerschnitt</a>, zunächst mit der Elektronenenergie oberhalb der Ionisationsschwelle zunimmt, bis beim ca. Dreifachen der Schwelle ein Maximum erreicht wird (Lotz-Formel). Darüber nimmt der Wirkungsquerschnitt wieder ab (<a href="Bethe-Heitler-Formel" title="Bethe-Heitler-Formel">Bethe-Heitler-Formel</a>). Elektronen, die in einem starken <a href="Elektrisches_Feld" title="Elektrisches Feld">elektrischen Feld</a> über diesen Punkt hinaus beschleunigt werden, werden deshalb immer schneller und können fast Lichtgeschwindigkeit erreichen. Man bezeichnet sie als <i>Runaway-Elektronen</i> (im Deutschen auch als <i>Ausreißer-Elektronen</i>). Dadurch entstehen hohe Energien, die einige Forscher für die Blitzentstehung verantwortlich machen. Geht man von einem Runaway-Breakdown aus, so reichen bereits 150.000 Volt pro Meter an elektrischer Feldstärke aus, um einen Blitz entstehen zu lassen. Dieser Wert wird in Gewitterwolken auch tatsächlich gemessen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Nachweis_des_Runaway-Breakdowns">Nachweis des Runaway-Breakdowns</h2></div>

<p>Wenn die stark beschleunigten Runaway-Elektronen mit Gasmolekülen der Luft zusammenstoßen, wird <a href="Bremsstrahlung" title="Bremsstrahlung">Bremsstrahlung</a> in Form von <a href="R%C3%B6ntgenstrahlung" title="Röntgenstrahlung">Röntgen-</a> und <a href="Gammastrahlung" title="Gammastrahlung">Gammastrahlung</a> abgegeben. Der bislang beste erbrachte Nachweis für die Richtigkeit der Theorie vom Runaway-Breakdown besteht darin, dass es im Jahre <a href="2001" title="2001">2001</a> tatsächlich gelungen ist, diese Strahlungen in Blitzen zu messen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Joseph R. Dwyer: <i>Vom Blitz getroffen</i>. In: <i><a href="Spektrum_der_Wissenschaft" title="Spektrum der Wissenschaft">Spektrum der Wissenschaft</a></i>, 2005, Heft 11, <span class="-print"><a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <span style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%220170-2971%22&key=cql">0170-2971</a></span></span>, S. 39ff. („spektrum.de“ vom 20. Oktober 2005)</li></ul></div><div><div class="zim-footer">

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