Es sind vier Nächte geworden, und die Antwort ist da. Sie fällt deutlicher aus, als ich erwartet hatte – nur eben nicht zugunsten der Myonen.
Inzwischen stehen 19.373 Frames, 161 Stunden Belichtung und 8.236 Ereignisse in der Datenbank, aus achtzehn Läufen zwischen dem 8. und dem 16. September.
Die Lagenreihe
Der Fluss durch eine Fläche hängt von ihrer Neigung ab: Für eine cos²-verteilte Quelle ergibt das Integral geschlossen (1 + cos²α)/2 – also 1 waagerecht, 0,75 bei 45 Grad, 0,5 senkrecht. Für eine richtungsunabhängige Quelle ist der Faktor 1, egal wie der Sensor steht. Ein Drittel weniger Ereignisse beim senkrechten Betrieb wäre also bereits ein Myonennachweis.
Vier Tage, drei Neigungen, ein Standort, 74 Stunden Belichtung. Die senkrechte Lage kommt zweimal vor – einmal mit der langen, einmal mit der kurzen Sensorkante oben.
Lage Belichtung Ereignisse Rate
90 Grad, lange Kante oben 18,10 h 907 50,11 ± 1,77 /h
90 Grad, kurze Kante oben 20,07 h 1077 53,65 ± 1,74 /h
45 Grad 16,52 h 867 52,47 ± 1,89 /h
0 Grad19,79 h 1044 52,75 ± 1,73 /h
Teilt man jeden Lauf in Blöcke zu vier Stunden, streuen die Blockraten etwas stärker, als Poisson erlaubt – über alle Lagen hinweg Chi-Quadrat 22,6 bei 20 Freiheitsgraden. Viel ist das nicht, aber die Richtung stimmt, und deshalb sind alle Fehler oben mit dem Faktor 1,06 aufgeweitet. Wer solche Aufschläge übergeht, hält irgendwann Schwankungen des Untergrunds für ein Signal.
Das Ergebnis:
eine konstante Rate für alle vier Lagen: 52,25 ± 0,89 /h
Chi-Quadrat 2,21 bei 3 Freiheitsgraden, p = 0,53
Es gibt keine Lageabhängigkeit. Der Fit, der einen richtungsunabhängigen von einem richtungsabhängigen Beitrag trennt, sagt dasselbe deutlicher:
richtungsunabhängig: 51,1 ± 3,0 /h
richtungsabhängig (0 Grad): +1,7 ± 4,2 /h
→ Obergrenze 8,6 /h = 17 % der Gesamtrate (95 %, einseitig)
Zwischen waagerecht und senkrecht liegen +0,78 ± 2,13 Ereignisse je Stunde. Ein Myonenanteil von 23 Prozent sagt +6,0 voraus und liegt damit 2,5 Sigma daneben; 15 Prozent wären noch 1,5 Sigma entfernt. Darüber wird es eng.
Nach allem, was dieser Aufbau zählt, sind kosmische Myonen also eine Minderheit von höchstens einem Sechstel. Der Rest ist lokale Radioaktivität: Compton- und Photoelektronen aus der Umgebungsgammastrahlung, Radonfolgeprodukte, Betas aus Bauteilen. Das passt zur Richtungsanalyse, die auf die Wände zeigt, und es passt dazu, dass neun von zehn Ereignissen Punkte sind.
Die Drehprobe der senkrechten Lage im Detail gerechnet
kurze Kante oben: 0,413 ± 0,026 (368 Spuren)
lange Kante oben: 0,467 ± 0,028 (315 Spuren)
waagerechte Nullprobe: 0,488 ± 0,029
Angegeben ist jeweils der Anteil der Spuren, die näher an der Raumsenkrechten liegen. Myonen würden 0,818 erzeugen, eine richtungsunabhängige Quelle exakt 0,500.
Und dann trennen die beiden Kantenlagen sauber:
Hypothese GERÄT (Effekt klebt an einer Sensorachse):
0,587 gegen 0,467 → Differenz +0,120 ± 0,038 = 3,2 Sigma
Hypothese RAUM (Effekt zeigt in eine Raumrichtung):
0,413 gegen 0,467 → Differenz -0,054 ± 0,038 = 1,4 Sigma
Der Effekt sitzt also nicht im Gerät. Er ist raumfest – und er zeigt in die falsche Richtung. Beide Kantenlagen zusammen ergeben 0,438 ± 0,019, das sind 3,3 Sigma unterhalb von 0,500. Es kommen mehr streifende Teilchen aus waagerechten Richtungen als aus senkrechten.
Myonen kommen von oben und würden das Gegenteil erzeugen. Was waagerecht einfällt, kommt von den Wänden.
Der Hinweis, den die KI nicht glaubte
Ein Detail hätte ich gern anders gehabt. Zählt man nur die langen Spuren statt aller Ereignisse, gibt es doch einen Unterschied:
0 Grad: 4,90 ± 0,63 /h
45 Grad: 6,66 ± 0,80 /h
90 Grad: 7,38 ± 0,76 /h p = 0,03
Die Reihenfolge stimmt sogar. Ein senkrechter Sensor wird von senkrechten Myonen längs durchquert und sollte mehr und längere Spuren zeigen. Die KI-Analyse ermittelte dies, aus drei Gründen, als Artefakt.
Mit strengeren Schnitten bleibt nichts davon übrig – ab 6 Pixeln Länge p = 0,36, ab 8 Pixeln p = 0,52, ab 10 Kiloelektronenvolt p = 0,44 – und die Reihenfolge kippt dabei, 45 Grad liegt dann vorn. Zweitens sind die Spuren in allen drei Lagen gleich kurz – im Median 4,4 bis 5,0 Pixel; der erwartete Längenzuwachs fehlt vollständig. Und drittens war ausgerechnet der 45-Grad-Block der unruhigste, mit Chi-Quadrat 19,7 bei 5 Freiheitsgraden.
Was hier auseinander läuft, ist nicht die Physik, sondern die Grenze zwischen „Punkt“ und „Spur“ bei Objekten von fünf Pixeln Länge.
Der Hebel, der nichts hergab
Bleibt der Luftdruck. Sekundärteilchen der kosmischen Strahlung entstehen in der Luftsäule über dem Detektor und werden darin absorbiert: mehr Druck, weniger Rate, rund −0,2 Prozent je Hektopascal für Myonen. Radon folgt Lüftung und Wetterlage und zeigt nichts dergleichen. Seit Tagen wird der Druck zu jedem Frame mitgeschrieben, und inzwischen liegen zwölf Hektopascal Spanne vor – genug für einen ersten Blick.
69 Stundenbins, 3457 Ereignisse, Spanne 12,0 hPa
Koeffizient: +0,471 ± 0,419 %/hPa (1,1 Sigma von null)
Myonen −0,2 erwartet → 1,6 Sigma entfernt
Das Vorzeichen ist sogar falsch herum, aber der Fehler ist größer als der Wert. Die Gegenprobe gegen die Sensortemperatur, mit der der Druck über das Wetter zu -0,56 korreliert, macht es nicht besser: Gemeinsam angepasst trägt keine der beiden Größen signifikant bei, und der Fehler wächst dabei um das 1,2-fache.
Was der Aufbau über sich selbst gelernt hat
Zerrissene Spuren. Eine lange, schwache Spur fällt zwischendurch unter die untere Schwelle und zerfällt in Inseln. Ein Teilchen stand so als vier Einträge da, jeder mit einem Viertel der Länge.
Die Reparatur setzt sie ab jetzt wieder zusammen, nach einem einzigen Kriterium: Die Vereinigung zweier Stücke muss immer noch eine dünne Linie sein. Eingeschaltet habe ich sie erst nach der letzten Messung. Ein Wechsel mitten in einer Reihe ist schlimmer als der Fehler selbst, weil die Läufe davor und danach unvergleichbar werden.
Wo es steht
Der Aufbau hat gemessen, was zu messen war: eine Rate, die nicht von der Sensorlage abhängt, eine Vorzugsrichtung, die raumfest ist und zu den Wänden zeigt.
Was das alles zusammen für die Eingangsfrage bedeutet, was man mit einer Astrokamera in einem Wohnzimmer tatsächlich nachweisen kann, wo die Methode an ihre Grenze kommt und was die Arbeit mit einer KI als Analysewerkzeug getaugt hat, steht im vierten und letzten Teil.