Workshop:Selbstbau einer
Nebelkammer
Barbara Valeriani-KaminskiUniversität Bonn
Lehrerfortbildung Elementarteilchen - Physikzentrum Bad Honnef 23.-27. Juni 2014
Kosmische Teilchen
20.10.12
Kosmische Teilchen
• bei der Kollision von Protonen mit den Atomkernen der Luft entstehen Pionen, Kaonen und Nukleonen
• aus Zerfall von Pionen und Kaonen entstehen Photonen, Myonen und Neutrinos
Geladenen Teilchen auf Meereshöhe sind überwiegend Myonen!
Victor Hess, 1912, Ballonexperiment
Ionisation wird in steigender Höhe wieder viel stärker! Ionisation durch Strahlung aus dem All!
1911: Erste Expansionsnebelkammer
Charles Thomson Rees Wilson(Nobelpreis 1927)
Erste Fotos von Elektronen
und a-Teilchen
Expansionsnebelkammer
Je nach Art der eingetretenen Teilchen variiert das Aussehen der entstandenen Nebelspur!
Die Nebelkammer
• Starke Temperaturgefälle zwischen oberem und unterem Bereich der Nebelkammer
• Der Alkoholdampf sinkt zum Boden hin (Übersättigungsgebiet)
• Am Boden kondensiert der Alkohol und kann über eine Rinne abgeführt werden
• Ionen als Kondensationskerne
a-Teilchen:• Kurze und dicke Nebelspuren
Protonen:• Die Nebelspuren sind denen der a-Teilchen ähnlich,
allerdings länger und dünner.
Elektronen/ Positronen:• Schnelle (energiereiche) Elektronen oder
Positronen: dünne, gerade Nebelspur, die über die gesamte Beobachtungsfläche verläuft
• Elektronen (Positronen) mit geringerer Energie: wesentlich kürzere Nebelspuren mit gekrümmtem oder geknicktem Verlauf (Streuung an den Atomkernen) • Elektronen (Positronen)
mit sehr niedriger Energie:
sehr kurze und verschlungene Bahnen (Vielfachstreuung an den Atomhüllen des übersättigten Alkoholdampfes).
Myonen:• Schnelle (energiereiche) Myonen: dünne, gerade Nebelspur, die über die gesamte Beobachtungsfläche verläuft
• Myonen mit geringerer Energie: die Spur sieht der der a-Teilchen ähnlich• Zerfall eines Myons in ein
Elektron und zwei Neutrinos:
- Neutrinos können in der Nebelkammer nicht beobachtet werden - das Elektron bewegt sich in eine andere Richtung als das Myon (Knick in der Nebelspur)
Die Entdeckung des Positrons
1932: Entdeckung des PositronsDie Masse des Teilchens messbar durch:• Tröpfchendichte• Krümmung der Spur in einem Magnetfeld
Carl. D. Anderson
Erster Nachweis des Positrons [Phys.Rev.43 S.419]
• 200 mal schwerer als ein Elektron aber leichter als das Proton
• “Mesotron” (griechisch f. “in der Mitte liegend”)
• Die Entdeckung passte zunächst zu keiner theoretischen Vorhersage!
• erst 1947 wird es als das Myon (μ) identifiziert
• Das Myon ist ein “schweres Elektron”Isidor Isaac Rabi (Nobelpreis 1944)
Die Entdeckung des Myons (1937)
http://www.teilchenwelt.de/material/materialien-fuer-lehrkraefte/selbstbau-einer-nebelkammer/
Möglichkeit die fertigen Nebelkammer-Sets auszuleihen
Astroteilchen-Experimente
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