Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Myonzerfall
Von Johannes Hauptmann und Tobias Riehle
26.04.23 Präsentationstitel 2
Gliederung
Ziel des Versuchs Theorie Aufbau Durchführung Auswertung Ergebnis Probleme
Ziel
Lebensdauer von Myonen Masse von Myonen Kopplungskonstante der schwachen
Wechselwirkung Umgehen mit komplizierten Schaltungen
26.04.23 Präsentationstitel 3
Theorie
Myonen sind Leptonen Teilchenmodell
26.04.23 Präsentationstitel 4
Bild vom Teilchenmodell
Theorie
Myonen entstehen aus kosmischer Strahlung Erreichen die Erde auf Grund relativistischer
Bewegung Zerfallen in Elektronen und Neutrinos Aus dem Zerfall lässt sich die Masse ermitteln
26.04.23 Präsentationstitel 6
Bild für kosmische Strahlung
Bild für Myonzerfall
Theorie
Lebensdauer aus Fermis goldener Regel bestimmen
Aus Masse und Lebensdauer lässt sich Kopplungskonstante berechnen
Kopplungskonstante ist ein Maß für die Stärke der schwachen Wechselwirkung
Berechnung erfolgt mit der V-A Theorie Für kleine Impulse ist G konstant
26.04.23 Präsentationstitel 9
Bild Schaltplan
Kompletter Aufbau Bild
Kompletter Aufbau Bild
Aufbau
Kabel Verzögerung kann vernachlässigt werden Anfällig für Berührungen
26.04.23 Präsentationstitel 13
Bild Aufbau
Aufbau
Photomultiplier „Vervielfacht“ die ankommenden Elektronen
Szintillator Sendet Impulse aus wenn Zerfall im Tank
stattfindet
26.04.23 Präsentationstitel 15
Bild Photomultiplier und Szintillator
Aufbau
Amplifier Gibt die Signale der PM als Puls aus
Addierer Addiert die einkommenden Pulse
26.04.23 Präsentationstitel 17
Bild Amplifier
Bild Amplifier und Addierer
Aufbau
Delay Gibt dem Puls eine Verzögerung
Gate Lässt nur Signale durch die in einem
bestimmten Intervall kommen
26.04.23 Präsentationstitel 20
Bild Gate und Delay
Aufbau
Shaping Amplifier Integriert über das einkommende Signal Ändert die Polung
MCA Gibt die Signale an den PC weiter
26.04.23 Präsentationstitel 22
Bild Shap Amp + MCA
Aufbau
Diskriminator Gibt konstante Ausgangssignale wenn das
einkommende eine bestimme Schranke übersteigt
Koinzidenz Gibt ein summiertes Ausgangssignal wenn
beide ein Eingangssignal liefern
26.04.23 Präsentationstitel 24
Bild Disc und coinc
Bild coinc
Aufbau
Gate Delay Verzögert das Signal und verlängert es
Time Unit Verlängert das Signal
26.04.23 Präsentationstitel 27
Bild Gate Del und TU
Aufbau
Pulser Gibt einen kontinuierlichen Puls
Tac Gibt ein Ausgangssignal wenn ein Puls in
einer gewissen Zeit kommt
26.04.23 Präsentationstitel 29
Bild Pulser und Tac
Bild Pulser und TAC
Durchführung
Messung Pedestal Messung Photoelektronik Messung Zeitspektrum Messung Betaspektrum
26.04.23 Präsentationstitel 32
Schaltplan Pedestal.
Schaltplan Photoelektronik
Schaltplan Zeitmessung
Schaltplan Betaspektrum
Auswertung
Auswertung Pedestal -> Energieeichung Auswertung Photoelektronik -> Energieeichung Auswertung Zeitmessung -> Lebensdauer Auswertung Betaspektrum -> Masse
26.04.23 Präsentationstitel 37
Bilder + Graphen zu Pedestal
Bilder + Graphen zu Phoroelektronik
Bilder + Graphen zu Zeitmessung
Bilder + Graphen zu Betapsektrum
Auswertung
Fit für β spektrum Faltung mit verschmiertem Gauß Lage zu theoretischem Graph
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Gliederung
Theorie Geräte Aufbau
26.04.23 Präsentationstitel 43
Theorie
Myonen in Materie (Energieverlust über Bethe-Bloch)
26.04.23 Präsentationstitel 44
Theorie
Myonen in Materie (Energieverlust über Bethe-Bloch)
Massenbestimmung (durch Impulserhaltung)
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Theorie
Myonen in Materie (Energieverlust über Bethe-Bloch)
Massenbestimmung (durch Impulserhaltung)
Detektion wegen relativistischer Kinematik
26.04.23 Präsentationstitel 46
Dirac-Formalismus
Spinoren Psi Diracgleichung
J = Psi Gamma Psi
26.04.23 Präsentationstitel 47
V-A-Theorie
4-Fermionen-Puntwechselwirkung Nutze aus der QED:
Umformulierung zu M = G I I Operator O verletzt Parität ->
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Aktuelle schwache Wechselwirkung
Fermi verletzt Wahrscheinlichkeitserhaltung Benötigt zusätzlichen Propagatorterm V-A gültig für niedrige Energien
26.04.23 Präsentationstitel 49
Theorie
Theoretische Ergebnisse m = 105,66 MeV τ = 2,2 μs
26.04.23 Präsentationstitel 50
Theoretische Beta-Kurve
26.04.23 Präsentationstitel 51
Gliederung
Theorie Geräte Aufbau
26.04.23 Präsentationstitel 52
Photomultiplier
Verfielfacht einkommende Photonen Sendet Elektronen aus
26.04.23 Präsentationstitel 53
Szintillator
Moleküle durch Myon angeregt Energie als Photon ausgesandt
26.04.23 Präsentationstitel 54
Amplifier
Einfache Verstärkung des Signals
26.04.23 Präsentationstitel 55
Koinzidenzeinheit (AND)
Eingangssignale werden addiert
26.04.23 Präsentationstitel 56
Geräte
Attenuator (schwächt das Signal ab)
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Geräte
Attenuator (schwächt das Signal ab)
Delay (verzögert das einkommende Signal)
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Geräte
Attenuator (schwächt das Signal ab)
Delay (verzögert das einkommende Signal)
Linear Gate (das eintreffende Signal wird ausgegeben, wenn das Fenster geöffnet ist; wird als Filter von Signalen genutzt)
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Shaping Amplifier
Integriert über das einkommende Signal Höhe entspricht Ladungsmenge
26.04.23 Präsentationstitel 60
Discriminator
26.04.23 Präsentationstitel 61
Sendet genormte Signale wenn ein Schwellenwert überschritten wird
Geräte
Gate Delay (kann Signale verzögern und verlängern)
26.04.23 Präsentationstitel 62
Geräte
Gate Delay (kann Signale verzögern und verlängern)
Timing Unit (verändert die Länge des Signals)
26.04.23 Präsentationstitel 63
Geräte
Gate Delay (kann Signale verzögern und verlängern)
Timing Unit (verändert die Länge des Signals)
Kabel
26.04.23 Präsentationstitel 64
Time to Amplitude Converter
Zeitdifferenz wird in Puslhöhe umgerechnet Verläuft proportional
26.04.23 Präsentationstitel 65
Gliederung
Theorie Geräte Aufbau
26.04.23 Präsentationstitel 66
Messungen
Durchflug Photoelektronenstatistik Betaspektrum Zeitspektrum Pedestal Untergrund
26.04.23 Präsentationstitel 67
Photoelektronentatistik
26.04.23 Präsentationstitel 68
Durchflugspektrum
26.04.23 Präsentationstitel 69
Betaspektrum / Zeitmessung
26.04.23 Präsentationstitel 70
26.04.23 Präsentationstitel 71