Gyrationsradius

Gyrationsradius bezeichnet den Radius der kreisförmigen Bewegung, die ein geladenes Teilchen in einem homogenen Magnetfeld senkrecht zu den Feldlinien ausführt; man spricht auch vom Larmor-Radius. Er ist ein zentraler Parameter in der Plasmaphysik und der Astrophysik kosmischer Strahlung.

Ein geladenes Teilchen, das sich senkrecht zu einem Magnetfeld bewegt, wird durch die Lorentzkraft auf eine Kreisbahn gezwungen. Der Radius dieser Bahn hängt vom Impuls des Teilchens senkrecht zum Feld, seiner Ladung und der Stärke des Magnetfeldes ab. Er ist direkt proportional zum Teilchenimpuls und umgekehrt proportional zur Ladung und zur magnetischen Feldstärke.

In der astrophysikalischen Praxis ist der Gyrationsradius bedeutsam für das Verständnis kosmischer Strahlung. Hochenergetische Protonen und Kerne, die durch das Universum reisen, werden durch interstellare und intergalaktische Magnetfelder abgelenkt. Liegt der Gyrationsradius eines Teilchens in der Größenordnung der magnetischen Strukturen (etwa der Dicke der galaktischen Scheibe von rund 300 bis 1.000 Lichtjahren), so wird das Teilchen stark gestreut und seine Ausbreitungsrichtung stark randomisiert. Sehr hochenergetische Teilchen mit großem Gyrationsradius gegenüber galaktischen Strukturen werden hingegen kaum abgelenkt, sodass ihre Ankunftsrichtung näherungsweise auf die Quelle zurückweist.

Elektronen, die in Supernova-Überresten beschleunigt werden, senden auf ihren Spiralbahnen Synchrotronstrahlung aus, deren Frequenz von ihrer Energie und der Feldstärke abhängt.