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Lukas Pörtner
Universität Bielefeld, Fakultät für Physik, Proseminar SS 2013
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Übersicht Was sind Myonen? Entstehung Problem Relativitätstheorie Längenkontraktion Zeitdilatation Konsequenzen für das Myon Detektierung Nutzung Fazit Quellen
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Was sind Myonen? 1936 von Carl D. Anderson und Seth Neddermeyer bei
Untersuchung kosmischer Strahlung entdeckt
Elementarteilchen, Fermionen(Spin 1/2)
Ladung: -1e
Masse: 105,6 MeV/c² (200 · Elektronenmasse)
Geschwindigkeit: ca. 0,998c
Mittlere Lebensdauer: 2,2·10⁻⁶s =2μs
Zerfallen in je ein Elektron, Neutrino und Antineutrino
Antiteilchen: Antimyon (pos. geladen)
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Entstehung Sekundären kosmischen Strahlung
Entstehen in 10-15km Höhe
Kosmische Strahlung trifft auf Atmosphäre
Pionen und Kaonen entstehen
Zerfallen durch schwache Wechselwirkung in Myonen und Myonneutrinos
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Entstehung
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Problem Klassisch: Zerfallen nach Strecke von
s = v·t = 0,998c·2μs ≈ 600m
Wieso kann man sie trotzdem auf der Erdoberfläche messen?
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Albert Einstein (1879- 1955)
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Relativitätstheorie Einsteins Postulate (1905):
Naturgesetze müssen in allen gleichförmig zueinander bewegten Bezugssystemen gleich sein
Lichtgeschwindigkeit ist in allen Bezugssystemen gleich
Sind nur vereinbar mit Lorenztransformation (nicht mit Galilei), da Zeit mit transformiert wird
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Relativitätstheorie
Konsequenzen: Längenkontraktion
L'=1/γ L
Zeitdilatation Δt'=1/γ Δt
Keine absolute Gleichzeitigkeit Was in einem System gleichzeitig geschieht kann in einem anderen
System zu verschiedenen Zeiten geschehen
Längenkontraktion, Zeitdilatation und Verlust der absoluten Gleichzeitigkeit erscheinen, vom jeweils anderen System aus, genauso
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Längenkontraktion Eine in einem System gemessene Länge L erscheint in einem
relativ zu ihm bewegten System zur dort gleichen Zeit gemessen um den Faktor 1/γ verkürzt
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Zeitdilatation Die Zeit in gleichförmig gegeneinander bewegten
Bezugssystemen vergeht unterschiedlich schnell
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Zeitdilatation Zwillingsparadoxon
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Konsequenzen für das Myon Myon zerfällt in unserem System erst nach
2μs·γ=30μs
Legt in unserem System Strecke s zurück
s=0,998c·30μs≈ 9km
Erreicht die Erdoberfläche
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Konsequenzen für das Myon
Erdsystem Myonsystem
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Detektierung Einfacher Myonendetektor
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Detektierung
Einfallendes Myon regt Atome im Szintillator an
Atome emittieren bei Abregung ein Photon
Lichtblitz wird vom Photomultiplier in Spannungsimpuls übersetzt
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Detektierung Photomultiplier
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Detektierung
Bestimmung der Lebensdauer
Myon zerfällt in Elektron, Neutrino und Antineutrino
Elektron regt wieder Atome an
Lichtblitz wird in Spannungsimpuls übersetzt
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Nutzung
Myonen-katalysierte Fusion/Kalte Fusion
Durchleuchten großer Objekte
z.B. Vulkan-Tomographie (Iwodake-Vulkan)
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Nutzung Kalte Fusion
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Nutzung Vulkan-Tomographie
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Fazit Myonen sind relativistische, einfach positiv geladene
Elementarteilchen
Entstehen in der Atmosphäre
Zerfallen klassisch nach wenigen Metern
Lebensdauer durch Zeitdilatation „verlängert“
Können dadurch auf der Erde detektiert werden
Nutzen zur Dichtebestimmung von großen Objekten oder Kalter Fusion
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Quellen http://pdglive.lbl.gov/Rsummary.brl?nodein=S004&inscript=Y&sub=
Yr&return=S003,S004,S035
http://www.physik.uni-bielefeld.de/~yorks/pro13/v8.pdf
http://homepage.univie.ac.at/franz.embacher/SRT/Lichtuhr1.gif
http://web.physik.rwth-aachen.de/~hebbeker/web-hu-lectures/hu-lectures/www-eep.physik.hu-berlin.de/_hebbeker/lectures/tipl349.gif
http://goodcleannovels.com/Novels/ColdFusion/FusionReaction.jpg
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/41-24.jpg
https://de.wikipedia.org/wiki/Myon
http://indico.cern.ch/getFile.py/access?contribId=68&sessionId=0&resId=1&materialId=slides&confId=161525
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!