Lorentzkraft

Lorentzkraft bezeichnet die Kraft, die ein Magnetfeld und ein elektrisches Feld auf eine bewegte elektrische Ladung ausüben, und spielt in der Astrophysik eine zentrale Rolle bei der Dynamik von Plasma und kosmischen Teilchen.

Die Kraft setzt sich aus zwei Anteilen zusammen: der elektrischen Kraft (Coulomb-Kraft) und der magnetischen Kraft. Die magnetische Komponente wirkt senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ladung und zum Magnetfeld; sie ändert die Richtung der Bewegung, aber nicht die Geschwindigkeit. Benannt ist die Kraft nach dem niederländischen Physiker Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928).

In der Astrophysik ist die Lorentzkraft besonders bedeutsam, weil kosmische Materie häufig als ionisiertes Gas - als Plasma - vorliegt. In Magnetfeldern werden geladene Teilchen auf Spiralbahnen gezwungen und emittieren dabei Synchrotronstrahlung, die in Radiogalaxien und Supernova-Überresten beobachtet wird.

Die Lorentzkraft bestimmt auch, wie kosmische Strahlung - hochenergetische geladene Teilchen - durch das galaktische Magnetfeld abgelenkt wird, und macht es schwierig, ihre Quellen direkt zu lokalisieren. In der Nähe von Neutronensternen und Pulsaren mit extrem starken Magnetfeldern dominiert die Lorentzkraft die gesamte Plasmadynamik und ist maßgeblich für die beobachteten Strahlungsphänomene verantwortlich.