Aufbau und Inbetriebnahme einer Funkenkammer Sarah Amely Tampe

Größe: px
Ab Seite anzeigen:

Download "Aufbau und Inbetriebnahme einer Funkenkammer Sarah Amely Tampe"

Transkript

1 Aufbau und Inbetriebnahme einer Funkenkammer Sarah Amely Tampe Bachelorarbeit am Institut für Kernphysik der Goethe-Universität Frankfurt am Main 26. September 2008

2

3

4

5 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Geschichtliche Entwicklung 3 3 Physikalische Grundlagen Kosmische Strahlung Das Standardmodell Das Myon Plasmaphysik Gasentladung und Funkenbildung Detektorphysik Experimenteller Aufbau Aufbau der Funkenkammer Grundprinzip Kammer Leckrate Detektor Szintillator Photomultiplier Kosmisches Spektrum Elektronik Zündsystem Zusammenfassung und Ausblick 37 Literatur 41

6

7 1. Einleitung In Wirklichkeit gibt es nur die Atome und das Leere. [1] Schon seit Jahrtausenden bewegt die Menschheit die Frage, was die Materie im Innersten zusammenhält. Der griechische Naturphilosoph Demokrit, der ca. 400 Jahre v. Chr. lebte, postulierte, dass die gesamte Natur aus sehr kleinen, unteilbaren Elementen zusammengesetzt sei. Diese Elemente seien fest, massiv, aber nicht gleich in ihrer Art. Er bezeichnete diese Elemente als Atome, nach dem griechischen Wort átomos für Das Unteilbare. Nach den Erkenntnissen der modernen Physik trifft diese Eigenschaft des unteilbaren Seins auf die Atome selbst nicht mehr zu. Im so genannten Standardmodell der Physik ist das Atom selbst ein Verbund aus Protonen, Neutronen und Elektronen, also weiteren kleineren Bausteinen, die ihrerseits wiederum aus kleinsten Elementen, den Quarks und Gluonen, zusammengesetzt sind. Der wissenschaftliche Fortschritt von der demokritschen Idee des Atoms hin zu den experimentellen Nachweis von Quarks und Gluonen mit modernsten Messsystemen basiert auf einer stattlichen Anzahl von Experimenten. Die Werkzeuge, mit denen Experimentalphysiker diese Erkenntnisse gewinnen und beweisen, sind Teilchendetektoren, also Nachweisgeräte, die (kern-)physikalische Sachverhalte in wahrnehmbare oder messbare Signale umwandeln. Einer der Teilchendetektoren ist die Funkenkammer. Dieser Detektor erlangte vor allem durch die Visualisierung von Teilchen durch Funkenentladungen Aufmerksamkeit. Dabei stellen die durch die Teilchen erzeugten Funkenüberschläge deren Flugbahn durch den Detektor dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine solche Funkenkammer gebaut und in Betrieb genommen. Es werden die physikalischen Grundlagen beschrieben

8 2 1. Einleitung (Kapitel 3), die notwendig sind, um einen Teilchendetektor des Typs Funkenkammer zu verstehen und seine Messungen interpretieren zu können. Der Aufbau und die Funktionsweise des Experiments wird in Kapitel 4 beschrieben. Es wird zunächst auf den historischen Zusammenhang eingegangen. Dadurch können die Experimente mit der Funkenkammer und die damit verbundenen Erkenntnisse besser verstanden werden und deren Beitrag für die moderne Physik beleuchtet werden.

9 2. Geschichtliche Entwicklung Da bereits über 50Jahre Vom Bau der ersten Funkenkammer bis heute sind über 50Jahre vergangen. Im folgenden Kapitel wird die geschichtliche Entwicklung bis zur Fertigstellung der ersten Funkenkammer beschrieben werden. Des Weiteren soll das physikalische Grundprinzip kurz erläutert werden. Der Grundgedanke hinter der Funkenkammer ist, dass geladene Teilchen durch eine Ionisationsspur detektiert werden, also Teilchen in ihrer Flugbahn, Atome in Ionen und Elektronen spalten. An dieser hinterlassenen Spur soll ein Funke zur besseren Sichtbarmachung (Visualisierung) entstehen. In der Funkenkammer wird heute vor allem kosmische Höhenstrahlung detektiert. Die Grundlagen zur Funkenkammer wurden bereits Mitte des 19.Jahrhunderts gelegt. Wenn man bedenkt, dass zu dieser Zeit die Funken nur als natürliche Vorkommnisse bekannt waren und der Prozess einer Entladung im Gas nur als Blitz bei einem Gewitter bekannt war, lag ein langer Weg vor der Wissenschaft gelang es Wissenschaftlern einen Funkenindikator, der vergleichbar mit der heutigen Zündkerze ist, zu entwickeln. Somit konnte das Wissen zur Untersuchung eines Funkens vorangetrieben werden. Zudem beeinflusste eine weitere Entdeckung die Geschichte der Funkenkammer begann Hess seine Ballonflugexperimente, da er den Strahlungsursprung in der Erdatmosphäre vermutete. Dabei entdeckte er 1912 bei seinem siebten Ballonflug in einer Höhe von 5350 Metern eine überdurchschnittlich hohe Strahlung. Aus Hess Aufzeichnungen entnimmt man einen Energie der Strahlung von ca. 40 Joule, zum Vergleich, auf der Erdoberfläche beträgt sie ca. 17 Joule und er postulierte somit die kosmische Höhenstrahlung [3].

10 4 2. Geschichtliche Entwicklung Einer der bekanntesten Vorreiter der Funkenkammer ist die Nebelkammer. Sie läutete eine neue Ära in der Physik ein, da sie als erster Detektor eine Visualisierung eines an sich unsichtbaren Vorgangs beinhaltete erfand C.T.R. Wilson die Nebelkammer. Die Nebelkammer besteht meist aus einem zylindrischen Gefäß, das mit einer Mischung aus Gas und Wasserdampf gefüllt ist. Hierbei ist zu beachten, dass sich der Dampf noch im Gleichgewicht mit der Flüssigkeitsphase befinden muss. Die Kammer ist mit einem Kolben versehen, der eine Volumenvergrößerung ermöglicht wird, die die Temperatur senkt. Durch den plötzlichen Temperaturabfall ist der Wasserdampf übersättigt. Die geladenen Teilchen, die diese Kammer durchqueren, ionisieren Atome des Gases und die Spur des Teilchens wird als Kondensationsstreifen sichtbar. Ihr Nachfolger war die 1952 entwickelte Blasenkammer. Sie ist als eine modifizierte Nebelkammer zu verstehen. Die Blasenkammer versucht wie ihr Vorgänger, Spuren geladener Teilchen sichtbar zu machen. Die Kammer ist meist mit Wasserstoff gefüllt, welches auch als Wechselwirkungsmaterial dient. An der Kammer liegt ein Magnetfeld an, wodurch die geladenen Teilchen eine Ablenkung erfahren, die sogenannte Lorentzkraft. Durch diese wirkende Kraft lassen sich Rückschlüsse auf die Ladung und den Impuls der Teilchen ziehen. Der Name Blasenkammer stammt von den Blasen, die bei Stößen zwischen geladener Teilchen mit dem Wasserstoffatom entstehen. Die Funkenkammer leitet sich aus dem Geiger-Müller-Zählrohr ab. Dieses wurde 1928 von den deutschen Physikern Hans Geiger und Walther Müller entwickelt. Der Zähler signalisiert ionisierende Strahlung. Er besteht im Wesentlichen aus einem gasgefüllten Metallrohr, das als Kathode dient, und einem Anodedraht in der Mitte des Rohrs. Die Kathode ist eine Elektrode die positiv geladen ist, daher zieht sie Elektonen an. Das Gegenstück ist die Anode, die eine negative Elektrode ist und daher Ionen anzieht. Dringt ionisierende Strahlung, wie zum Beispiel positive radioaktive Strahlung, in das Metallrohr durch ein durchlässiges Fenster ein, ionisiert es das Edelgas (z.b. Neon, Argon). Die Anzahl der erzeugten Elektronen ist proportional zur Intensität der eindringenden Teilchen. Zwischen Anode und Kathode liegt eine Spannung an die eine Teilchentrennung bewirkt. Der Einsatzbereich des Geiger-Müller-Zählers war und ist das Registrieren radioaktiver Strahlung. Die Herstellung eines Zählrohrs war zur damaligen Zeit außergewöhnlich, da es ein sehr aufwändiger Prozess war, bei dem die einzelnen Herstellungsschritte sogar von Wissenschaftlern nicht vollstängig verstanden wurden. If it works even when you don t know why. [2]

11 5 Um nun die Geschichte der Funkenkammer im Einzelnen zu klären, werden die verschiedenen Entwicklungen in USA, England, Deutschland, Japan und der Sowjetunion betrachtet. USA: Durch ein Projekt, welches zur Entwicklung der Atombombe ins Leben gerufen wurde, musste ein neues Zeitmesssystem entwickelt werden. Da das bestehende, der Geiger-Müller Zähler, eine zu große Totzeit besaß, schlichen sich Ungenauigkeiten ein. Die Totzeit beschreibt die Zeit, bis das Zählrohr wieder einsatzbereit ist, um neue Ereignisse zu registrieren. Das neue Gerät wurde durch den Funkenzähler erweitert und ermöglichte ein Eindringen der geladenen Teilchen aus allen Richtungen. Durch parallel angeordnete Platten wurde ein Funkenschlag erzeugt. Deutschland: 1948 wurde festgestellt, dass durch den Funken-Zähler die Möglichkeit der Spurverfolgung geladener Teilchen gegeben war. Der deutsche Physiker Bagge untersuchte den radioaktiven Zerfall in der unteren Atmosphärenschicht und die kosmischen Strahlen. Bagge stellte fest, dass er für seine Untersuchung genauere Messinstrumente brauchte und ließ den Funkenzähler nachbauen und verbessern. Bagges Interesse war, den Funkenzähler in ein spurverfolgendes Gerät umzuwandeln. Dadurch würde man statt Ereignisse zu zählen auch dessen Spuren sehen und verfolgen können. Sein Anliegen war, dass das Gerät Bilder der Teilchenspuren liefern konnte. Es gab zwei verscheidene Ansichtsweisen. Die eine bestand darin Experimente so zu gestalten, dass sie besonderst anschaulich aufgebaut waren. Dem gegenüber stand die Meinung, dass nur die logische Tradition zählte, die ihren Fokus auf den reinen Zählprozess legte, wie zum Beispiel beim Geiger-Müller Zähler. Bagge jedoch verfolgte seine Versionen der Visualisierung und entwickelte den Funkenzähler weiter. Er installierte einen Kondensator, der beim Entladen dem Funkenzähler zusätzliche Spannung lieferte und somit das Funkensignal aufhellte. Zudem gelang es ihm erstmals Bilder davon zu machen. Bagge sah Koinzidenzen für durchfliegend Teilchen im Funkenzählers konnte man zum ersten Mal die Teilchenspur anhand eines Funkens verfolgen. Frankreich:

12 6 2. Geschichtliche Entwicklung 1954 benutzte Charpak, der mit Frederic Joliot-Curie arbeitete, den Geiger- Müller-Zähler. Im Juli 1957 richtete er sein Auge auf den Funkenprozess, da er ein Experiment konstruieren wollte, mit dem man die Spur geladener Teilchen verfolgen konnte. Die Idee war, mit Hochspannung eine lawinenartige Vermehrung der Ladungen und somit einen Funkenüberschlag zu erzielen. Als Gas benutzte er eine Mischung aus Alkohol und Argon im Verhältniss 1:9. Italien: Durch ein Experiment entdeckten 1954 Gozzini und Conversi die Gasentladung in Neongas. Sie schlussfolgerten daraus, dass sie einen Detektor bauen könnten, der mit Eigenschaften eines Plasmasgases einen Blitz erzeugt. Jedoch konnte keine Theorie dies beschreiben und auch experimentell konnten sie es nicht beweisen. Ihre Vermutung bestand darin, dass 10 5 Sekunden nach dem durchfliegenden Teilchen eine Gasentladung entstehen musste packten sie eine Sodaglasröhre, gefüllt mit reinem Argongas, in Schwarzpapier ein und erzeugten mit Hilfe eines elektrischen Feldes einen durchgehenden Blitz. Jedoch sahen sie es nicht und vermuteten es nur, da das Schwarzpapier ihnen die Sicht verdeckte. Japan: Durch den Krieg war Japan relativ abgeschnitten von der Außenwelt. Die Wissenschaft beschränkte sich auf die kosmische Strahlenforschung. Die Japaner nutzten das Wissen der Italiener und untersuchten die Teilchenverteilung in kosmischer Strahlung. Die Japaner Fukui und Miyamoto wollten mit Hilfe mit Neongas gefüllten Glasballons die Gasentladung untersuchen. Sie waren der Meinung, dass sie nur mit einer großen Anzahl, in ihrem Fall 5000 Stück, ein Ergebniss bringen könnten. Jedoch war die Arbeit für zwei Personen zuviel und dadurch ließen sie einige Glasballons und auch solche mit unterschiedlichen Druckverhältnissen unverpackt liegen. Sie schalteten das Licht aus, pulsten und sahen Spuren in den offen liegenden Ballons. Besonders die Ballons mit hohem Druck lieferten ein gutes Bild. Dadurch kam ihnen die Idee, eine Kammer zu bauen mit einer viel besseren Auflösung als die Funkenzähler bisher. Hierbei war das Glück auf ihrer Seite, denn hätten sie genug Leute zum Einpacken gehabt und auch einen gleichmäßigen Druck in den Ballons, wäre es nicht zu der Entdeckung gekommen. Durch diesen Zufall stellten sie fest, dass selbst eine geringe Anzahl und nicht wie von ihnen vorgesehen 5000 Glaskugeln mit elektrisch leitender Oberfläche schon den gewünschten Effekt erzielte. Sie nannten ihre Kammer Entladungskammer. [4]

13 7 Mittlerweile wurde die Funkenkammer durch die Elektronik und Zündansteuerung erweitert, so dass die Gasentladung nur bei gewünschten Events geschieht und nicht wie bei Fukui und Miyamoto bei jedem geladenen Teilchen ausgelöst wird. Zudem wurde die Idee von Bagge aufgegriffen und ein Teil der Elektroden mit Kondensatoren versehen um diese mit zusätzlicher Spannung zu versorgen. Basierend auf dem heutigen Wissenstand ist eine Verwendung der Funkenkammer zu Forschungszwecken nicht mehr erforderlich sondern ausschließlich zur Demonstration.

14 8 2. Geschichtliche Entwicklung

15 3. Physikalische Grundlagen Da die Funkenkammer als ein Detektor (Kapitel 3.5) für kosmischen Höhenstrahlung (Kapitel 3.1) benutzt werden soll, werden im kommenden Kapitel die physikalischen Grundlagen hierzu beschrieben. Zunächst handelt es sich bei den zu detektierenden Teilchen um Myonen (Kapitel 3.2.1), die Teilchen des Standardmodells (Kapitel 3.2) sind. Die Visualisierung der Teilchen erfolgt durch eine Gasentladung (Kapitel 3.4), die in Form eines Funkenüberschlags erfolgt. Da eine Gasentladung ein Plasma ist, sollen auch kurz die Grundlagen der Plasmaphysik geklärt werden (Kapitel 3.3). 3.1 Kosmische Strahlung Die kosmische Strahlung ist eine hochenergetische Teilchenstrahlung, deren Ursprung im Weltall zu suchen ist. Sie besteht überwiegend aus Protonen, Elektronen und ionisierten Atomen. Auf die Erdatmosphäre treffen pro Sekunde ca Teilchen pro Quadratmeter. Im Vergleich dazu, betragen die auf die Erdoberfläche auftreffenden Teilchen pro Minute nur noch ca. 10 Teilchen pro Quadratmeter. Die Teilchen, die als kosmische Strahlung auf die obersten Schichten der Erdatmosphäre eintreffen, werden Primärteilchen genannt. Das Energiespektrum der Primärteilchen erreicht bis zu ev, jedoch ist heute nur die Zusammensetzung bis Energien von ev bekannt. Die Primärteilchen sind aus ca.87% Protonen, 12% Alpha-Teilchen und 1% schweren Kerne zusammengesetzt. Diese lassen sich jedoch nur außerhalb oder in der oberen Erdatmosphäre messen.

16 10 3. Physikalische Grundlagen Abbildung 3.1: Entwicklung eines Teilchenschauers durch sogenannte Primärteilchen von der Erdatmosphäre bis zur Erdoberfläche [5] Die kosmische Strahlung, die in die Erdatmosphäre eingetreten ist und sich dort in einen Teilchenschauer aufspaltet, wird in drei Gruppen klassifiziert, die Elektronen-Photonen-Komponente, die Hadronen-Komponente und die Myonen-Komponente. (Abbildung 3.1) Dabei besteht die Elektronen- Photonen Komponente aus neutralen Pionen, die einen elektromagnetischen Schauer erzeugen. Es entstehen Photonen, Elektronen und Positronen. Bei der Hadronen Komponente entstehen hauptsächlich Protonen, Neutronen, Pionen und Kernfragmente, die durch hadronische Wechselwirkung zustande kommen. Die hadronische Wechselwirkung besteht aus einer Wechselwirkung aus Hadronen, also aus Quarks aufgebauten Teilchen. Trifft zum Beispiel ein Proton auf ein Proton findet eine hadronische Wechselwirkung statt. Über die schwache Wechselwirkung entstehen aus den positiv und negativ geladenen Pionen die ebenfalls positiven und negativen Myonen, außerdem noch Elektronen und Neutrinos. Bereits im Jahre 1900 entdeckte Charles T. R. Wilson die kosmische Höhenstrahlung, die er jedoch fälschlicherweise für natürliche Radioaktivität aus dem Boden hielt. Richtig interpretiert wurde sie schließlich 1912 durch Victor Franz Hess, der durch seine Experimente die höhere elektrische Leitfä-

17 3.2. Das Standardmodell 11 higkeit der Erdatmosphäre mit zunehmender Höhe zu erklären versuchte. Durch seine Versuche wurde eine Zunahme der radioaktiven Ereignisse festgestellt, was auf einen kosmischen Ursprung der Strahlung hindeutete. Zunächst nahm Hess an, dass die Sonne der alleinige Verursacher sei, aber nach einer totalen Sonnenfinsternis musste diese Theorie verworfen werden. Bis heute sind die eigentlichen Ursprünge nicht vollständig geklärt, jedoch unterteilt man sie in Solarstrahlung, galaktische und extragalaktische Strahlung. Dazu gehören: Sonnenwinde, die überwiegend aus Photonen und Alphateilchen bestehen (Energie E < ev ) Anormale- und galaktische kosmische Strahlung (Energie E 10 9 ev ) Extragalaktische Strahlung (Energie E ev ) Erst in den letzten Jahren ließen sich die Quellen der anormalen und galaktischen kosmischen Strahlung identifizieren. Als verantwortlich werden Schockfronten von Supernovaexplosionen oder kosmische Jets von schwarzen Löchern angenommen sowie lokale interstellare Materie, die mit Sonnenwinden in Wechselwirkung steht. Ist die Teilchenenergie kleiner als ev nimmt man einen Ursprung innerhalb unseres Sonnensystems an, da unser Zentrum der Galaxie aus einem schwarzen Loch besteht bzw. eine Akkreditionsscheibe ist, in der Kernreaktionen stattfinden und somit Strahlung ausgesendet wird. Nur ein geringer Teil der Sekundärteilchen, also der Teil der kosmischen Strahlung, der mit der Erdatmosphäre wechselwirkt, erreicht die Erdoberfläche. Die kosmische Strahlung kann durch das menschliche Auge nicht wahrgenommen werden, sondern benötigt zur Visualisierung einen Detektor. Die kosmische Strahlung macht einen Teil von 7% der jährlichen Strahlenbelastung eines Menschen von ca. 3 msv aus. 3.2 Das Standardmodell Das Atom sollte der ursprünglichen Annahme nach das kleinste und elementarste Teilchen der Materie darstellen. Spätestens durch die Arbeit von Thomson, Rutherford und Bohr wurden mehrere detailliertere Modelle zur inneren Struktur der Materie entworfen. Das Atom besteht nun aus einem Kern sowie einem oder mehreren Elektronen. Durch weitere kernphysikalische Experimente Anfang der siebziger Jahre konnte eine weitere Stufe von elementaren

18 12 3. Physikalische Grundlagen Teilchen, aus denen die Protonen, Neutronen sowie Elektronen bestehen, entdeckt werden. Deren Struktur sowie die Wechselwirkung untereinander wird durch das Standardmodell beschrieben. Bis zum heutigen Tage beschreibt das Standardmodell diese kleinste bekannteste Struktur der Materie. Die Teilchen des Standardmodells werden in die drei Klassen, Quarks, Leptonen sowie die Bosonen der Wechselwirkung aufgeteilt, gelten als elementar und sind somit ohne eine innere Struktur. Sie werden als einfache, punktförmige Konstituenten (< m) beschrieben. Eine genaue Übersicht ist der Tabelle 3.1 zu entnehmen sowie in Tabelle 3.2 die Wechselwirkungen aufgelistet sind. Generation 1 Generation 2 Generation 3 Leptonen e Elektron µ Myon τ Tau ν e Elektronneutrino ν µ Myonneutrino ν τ Tauneutrino Quarks u up c charm t top u down s strange b bottom Tabelle 3.1: Fermionen im Standardmodells Eine Eigenschaft der Teilchen des Standardmodells ist der Eigendrehimpuls, auch Spin genannt. Der Spin der Quarks und Leptonen beträgt 1 und sie werden Fermionen genannt. Zudem besitzt jedes Teilchen eine elektrische La- 2 dung, die Leptonen tragen die Ladung 1 (e,µ,τ) bzw. 0 (ν e,ν µ,ν τ ), die Quarks tragen die Ladung 2 (u, c, t) bzw. 1 (d, s, b). Zu jedem Quark und Lepton exististiert ein Antiteilchen, das die gleiche Masse und Spin hat und sich genau 3 3 gegensätzlich in elektrischer Ladung, Leptonenzahl, Farbladung und magnetischem Moment verhält. Der Flavor klassifiziert die Quarks, die in verschiedenen Zusammensetzungen die Bausteine für neue Teilchen sind. Die aus Quarks oder Antiquarks aufgebauten Teilchen werden Hadronen genannt. Die Hadronen sind wahlweise aus drei Quarks bzw. Antiquarks aufgebaut, den Baryonen, oder aus einem Quark und einem Antiquark, den Mesonen. Die Baryonen und Mesonen sind Aufgrund ihres Aufbaus Untergruppen der Hadronen.

19 3.2. Das Standardmodell 13 Die elementaren Teilchen des Standardmodells können über den Austausch von verschiedenen Bosonen wechselwirken. Die Bosonen tragen einen ganzzahligen Spin. Da beim wechselwirken die Spinerhaltung nicht verletzt werden darf, müssen die Bosonen einen ganzzahligen Spin tragen. Im Standardmodell werden drei Wechselwirkungen beschrieben: Die starke, die elektromagnetische und die schwache Wechselwirkung. Die Bosonen der starken Wechselwirkung sind acht verschiedene Gluonen, die zwischen den Farbladungen der Quarks wechselwirken. In der elektromagnetischen Wechselwirkung ist das Photon das Austauschteilchen zwischen geladenen Teilchen. Die W +, W, Z 0 Bosonen sind für den Austausch in der schwachen Wechselwirkung verantwortlich. Wechselwirkungen Austauschteilchen Masse [Gev/c 2 ] Reichweite starke Gluonen 0 2, m elektromagnetische Photon 0 schwache W +, W, Z 0 80, 80, m Tabelle 3.2: Übersicht Wechselwirkungsprozesse des Standardmodells Durch die starke Wechselwirkung wird der Zusammenhalt der Quarks innerhalb der Hadronen garantiert. Zudem bewirkt die Restkraft die Bindung der Nukleonen innerhalb eines Kerns. Die starke Wechselwirkung hat die Kraft der gegenseitig elektrischen Abstoßung der Protonen entgegenzuwirken. Alle Baryonen und Mesonen unterliegen der starken Wechselwirkung. Ihre Reichweite von 2, m ist vergleichbar mit dem eines Nukleonenradius. Im Gegensatz zur starken Wechselwirkung ist die Reichweite der schwachen Wechselwirkung um drei Größenordnungen kleiner und beträgt ca m. Die schwache Wechselwirkung ist vor allem für Zerfälle oder Umwandlungen verantwortlich, so ist sie z.b. die maßgebliche Kraft beim Betazerfall radioaktiver Kerne. Die elektromagnetische Wechselwirkung ist für Bindungszustände innerhalb von Atomen und Molekülen verantwortlich, sie hat eine unendliche Reichweite, die in der Abstandswirkung mit 1/r 2 abfällt.

20 14 3. Physikalische Grundlagen Die Abstandswirkung der verschiedenen Wechselwirkungen und die Austauschteilchen sind zur Verdeutlichung in Tabelle 3.2 aufgeführt Das Myon Da, wie bereits diskutiert, in der Funkenkammer lediglich kosmische Höhenstrahlung detektiert wird, bedeutet dies in unserer Erdatmosphäre, dass es hauptsächtlich Myonen oder Neutrinos sind. Da die Neutrinos elektrisch neutral sind und somit nicht mit dem Detektionsmaterial wechselwirken, werden sie nicht als Funken dargestellt. Das bedeutet, dass nur die Myonen in der Funkenkammer sichtbar gemacht werden. Wie bereits in Kapitel 3.1 erwähnt, gehen aus den Pionen als Reaktionsprodukte die Myonen hervor. Über die Nukleonen-Nukleonen Wechselwirkung, also die Wechselwirkung zwischen zwei Atomkernen, entstehen Pionen der sekundären Höhenstrahlung und zerfallen unter anderem wie folgt: π + µ + + ν µ bzw. π µ + ν µ (3.1) Hierbei zerfällt ein positives Pion π + in ein positives Myon µ + und ein Myon- Neutrino ν µ. Äquivalent dazu zerfällt das negative Pion in ein negatives Myon und ein Myon-Antineutrino oder mit in einer Wahrscheinlichkeit von 1:8000 in ein Elektron und ein Anti-Elektronneutrino. Analog dazu verhält sich das positive Pion. π e + ν e bzw. π + e + + ν e (3.2) Bei den geladenen Teilchen, die die Erdoberfläche erreichen, handelt es sich zu 78% um Myonen, zu 20% um Elektronen und zu 1% um andere Teilchen [23]. Dass, trotz der geringen Wahrscheinlichkeit von 1:8000 des zerfallenden negativen Pions in ein Elektron, ca. 20% die Erdoberfläche erreichen, ist auf die Lebensdauer von τ = a zurückzuführen. Zudem werden bei der Elektonen-Photonen Komponente (Abbildung 3.1) hauptsächlich Elektronen gebildet [20]. Außerdem zerfällt ein negatives Myon in ein Elektron, ein Anti- Elektronneutrino und ein Myonneurtrion. µ e + ν e + ν µ (3.3) Analog dazu verhält sich das positive Myon, welches sich vom negativen Myon nur durch die Ladung unterscheidet. Das Verhältnis von positiven Myonen

21 3.3. Plasmaphysik 15 zu negativen Myonen an der Erdoberfläche beträgt ungefähr 1,2. Die meisten Myonen werden in ca. 15km Höhe durch den Zerfall der Pionen produziert. Um ihre Reichweite zu berechnen, verwendet man die Formel s = v τ. Die mittlere Lebensdauer der Myonen beträgt τ µ = 2, s, bei einer Geschwindigkeit v 0, 9998c mit c = 2, m. Dies ist die klassische s Rechnung der zurücklegbaren Strecke. Errechnet ergibt das s 658m. Da sie jedoch in 15km entstehen, würden sie die Erdoberfläche nach dieser Rechnung nicht erreichen. Diese Rechnung vernachlässigt jedoch die relativistische Zeitdilatation, die berücksichtigt werden muss, da die Geschwindigkeit der Myonen sich der Lichtgeschwindigkeit annähert. Um die Lebensdauer relativistisch zu berechnen, wird die Formel τ = τ (3.4) 1 v2 c 2 benutzt. Somit ergibt sich τ 1, s. Über die Formel s = v τ kann man nun die Strecke relativistisch berechnen, somit beträgt s 32, 92km. Die Reichweite der Myonen ist zudem abhängig von ihrer Energie, wobei die mittlere Energie beim Auftreffen auf die Erdoberfläche ca. 4GeV beträgt [16]. 3.3 Plasmaphysik Ein teilweise oder vollständig ionisiertes Gas bezeichnet man als Plasma. Der Begriff Plasma geht auf Irving Langmuir 1928 zurück. Wegen des Phasenübergangs von einem isolierenden Zustand in einen leitenden wird das Plasma neben den Aggregatzuständen fest, flüssig und gasförmig auch als vierter Aggregatzustand bezeichnet. Die Erzeugung eines Plasmas im Labor wird durch die Ionisation von Atomen realisiert und häufig durch das Anregen von Atomen durch hohe Temperaturen erzeugt oder durch Teilchenstöße. Um Bezug auf das vorliegende Experiment zu nehmen, ist zu erwähnen, dass die Darstellung der Teilchen durch Funken geschieht. Da Funken die Eigenschaften eines Plasmas tragen, wird somit ein Laborplasma produziert. Charakterisiert wird ein Plasma durch dessen Elektronentemperatur und - dichte. Zur Erzeugung eines Plasmas muss mindestens ein Elektron vorhanden sein, das durch die Beschleunigung in einem elektrischen Feld ein Atom ionisiert. Erzeugt jedes Elektron ein weiteres, so spricht man durch den exponentiellen Aufbau der Entladung von einem lawinenartigen Prozess, der

22 16 3. Physikalische Grundlagen durch den Townsendkoeffizienten α in Formel 3.4 beschrieben wird. Er ermittelt die Zahl der Elektron-Ion-Paare, die ein freies Elektron pro zurückgelegter Wegstrecke bildet [7]. Um den lawinenartigen Prozess beginnen zu lassen, ist die Voraussetzung, dass mindestens ein Elektron vorhanden ist, dass eine Vermehrung bewirkt. Da es das Ausgangselektron ist wird dieses auch Primärelektron genannt. Diese Primärelektronen wird durch externe Elektronenzufuhr erzeugt oder, wie in dem vorliegenden Experiment der Funkenkammer, durch Ionisation von natürlicher Strahlung produziert. chemisches Element Symbol Ionisationsenergie Helium He 24,59 ev Neon Ne 21,4 ev Stickstoff N 14,5 ev Tabelle 3.3: Ionisationsenergien der beim Experiment verwendeten Gase Laborplasmen sind aufgrund ihrer relativ hohen Elektronendichte gute Leiter. Durch die unterschiedlichen Gasdichten unterscheidet man zwischen Hoch- und Niederdruckplasmen, die aufgrund unterschiedlicher Mechanismen erzeugt werden. Im Niederdruckbereich geschieht dies durch den Townsend-, im Hochdruckbereich durch den Streamermechanismus. Ein Niederdruckplasma zeichnet sich dadurch aus, dass es bei einem Druck von ca. 1013, 25mbar produziert wird und die mittlere freie Weglänge der Elektronen größer als die der Debye-Länge λ ist. Ab 100mbar wird ein Plasma als Hochdruckplasma benannt [6]. Betrachtet man ein Plasma als ein Ensemble, das aus vielen geladenen Teilchen besteht, die als Ganzes betrachtet das Plasma neutral erscheinen lassen. Diese Eigenschaft eines Plasmas wird als Quasineutralität bezeichnet. Die Grenze, innerhalb der diese Quasineutralität nicht vorliegt, wird als Debye- Länge λ bezeichnet.

23 3.4. Gasentladung und Funkenbildung 17 λ = (ɛ 0 k B T e ) e 2 n e (3.5) Die Debye Länge ist abhängig von der Elektronendichte n e und der Elektronentemperatur T e. Eine weitere charakteristische Größe eines Plasmas ist die Plasmafrequenz w e. Wird ein Elektron oder Ion aus der Ursprungslage ausgelenkt, so entstehen durch die Coulombkräfte der geladenen Teilchen starke rücktreibende Kräfte. Aufgrund der wesentlich niedrigeren Elektronenmasse schwingen diese dann um ihre Ruhelage. Die Frequenz der Schwingung wird als Plasmafrequenz bezeichnet. ne ω p = 2 (3.6) ɛ 0 m e Sie wird beschrieben durch die Elektronendichte n, die Elementarladung e, die Elektronenmasse m e ist und Dielektrizitätskonstante ɛ Gasentladung und Funkenbildung Da es sich bei der Funkenkammer um eine mit Atmosphärendruck gefüllte Gaskammer von 1013,25 mbar handelt, wird im Folgenden die Erzeugung eines Funkens erläutert. (Abbildung 3.2) Die Funkenkammer besteht aus einem Gasvolumen, in der sich Elektroden befinden. Wird an die Elektroden ein elektrisches Feld angelegt, so werden die vorhandenen Ladungsträger beschleunigt. Bei genügend hoher Feldstärke werden die Ladungsträger vorwiegend durch Stoßprozesse lawinenartig vermehrt. Dazu zählen Stöße genügend schneller, geladener Teilchen gegen ein neutrales Molekül oder Atom. Als Voraussetzung für die Ionisierung muß die Energie der stoßenden Teilchen größer oder gleich der Ionisierungsenergie des Atoms sein. Elektronen können beim Durchlaufen der Gasentladungsstrecke eine mehrfache Ionisation bewirken. In der Funkenkammer bildet die Gasentladungsstrecke den Abstand zwischen der Zündkerze und der Elektrode der Zündkammer (Kapitel 4.7) bzw. zwischen den Messingplatten der Kammer.

24 18 3. Physikalische Grundlagen Abbildung 3.2: Funkenentwicklung eines Hochdruckplasmas [8] Bei einer Hochdruckentladung vor der Entstehung eines Funkens ordnen sich die Ladungsträger tropfenförmig an. Die Elektronen laufen mit hoher, untereinander gleicher Geschwindigkeit im Gegensatz zu den langsamen Ionen, die beinahe an ihrem Entstehungsort zurückbleiben und somit den Schwanz der Lawine mit überwiegend positiver Ladung bilden. Die Ladungsdichte im Lawinenkopf ist wesentlich größer als im Lawinenschwanz. Aufgrund dieser Ladungsverteilung entsteht eine Feldanhebung, die eine überhöhte Ionisation zur Folge hat und somit eine schnelle fortschreitende Geschwindigkeit der Ionisation besitzt. Die Feldanhebung vor dem Lawinenkopf und im Lawinenschwanz führt zu einer überhöhten Strahlungsemission, die überwiegend Ultraviolettstrahlung ist. Da die hochenergetische UV-Strahlung erneut Ionisation hervorruft, werden neue Lawinen gebildet. Es kommt zur Entladung. Vor der Entladung findet eine, wie zuvor beschrieben, lawinenartige Vermehrung statt. Die Anzahl der anregungsfähigen Elektronen ist dabei eine Funktion der Feldstärke E und der mittleren freien Weglänge, die umgekehrt proportional zum Gasdruck ist. Hält man das Verhältnis E/p konstant, so steigt aufgrund der höheren Packungsdichte die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstosses proportional mit dem Druck. Zusammengefasst ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen Townsendkoeffizienten α und Gasdruck p: B α p = A Ep e (3.7)

25 3.4. Gasentladung und Funkenbildung 19 Dabei sind A und B Gaskonstanten, wobei B die Stufenionisation beschreibt. Die Konstanten werden aus dem Clausius-Weglängengesetz ermittelt. Die Formel (3.4) macht deutlich, dass nur bei einer geringen B-Konstante (V / cm*torr) eine Zunahme der Feldstärke erfolgt. Bei Helium beträgt diese Konstante 34, bei Neon 100. Zum Vergleich, beträgt der Wert bei Argon 180 [21]. Neon ist das Edelgas mit der größten Entladungsspannung und der Funken färbt sich in einer Gasentladung je nach dem inneren Gasdruck rotorange bei Unterdruck, blauviolett bei Atmosphärendruck und rotviolett bei Hochdruck [15]. Element Gaskonstante A Gaskonstante B Helium 3 1 cmt orr 34 V cmt orr Neon 4 1 cmt orr 100 V cmt orr Stickstoff 12 1 cmt orr 342 V cmt orr Tabelle 3.4: Übersicht der Gaskonstanten der beim Experiment verwendeten Gase bei Normaldruck (p = 759T orr) Innerhalb der Funkenkammer bilden sich zwei Lawinen, die Primäre und die Sekundäre. Sie dehnen sich in Richtung der Elektroden aus (Abbildung 3.2) und bilden entlang der Teilchenspur einen Plasmakanal, der durch seine leitenden Eigenschaften als Funkenentladung sichtbar wird. Der sogenannte Streamer-Mechanismus läuft innerhalb einer Zeit von 10 8 s ab. Für das Experiment ist es ratsam ein Gas zu wählen, dass bereits bei niedriger Spannung einen hohen Townsendkoeffizienten haben. Hierzu ist in Abbildung 3.3 der Townsendkoeffizient für verschiedene Gase abgebildet. Beim errechnen der elektrischen Felder ergibt es theoretisch für Helium-Neon einen Wert von ca. 5kV/cm, der sich auch mit den experimentellen Erfahrungen deckt. Für Luft würde man bereits eine Spannung von ca. 19kV/cm benötigen, die mit unseren Geräten jedoch nicht möglich ist.

26 20 3. Physikalische Grundlagen Abbildung 3.3: Townsendkoeffizient auf den Druck normiert, gegen das Verhältnis E/p aufgetragen 3.5 Detektorphysik Ein Detektor ist ein technischer Aufbau zur Messung und Nachweis von Teilchen und Strahlung. Aus dem Lateinischen übersetzt bedeutet das Wort Detektor Entdecker. Je nach Fragestellung verwendet man verschiedene Detektoren: So ist entscheidend, ob man eine Orts-, Impuls-, Zeit-, Energiemessung oder Teilchenidentifikation vornehmen möchte. Bei der Funkenkammer handelt es sich um ein Ionisationsexperiment, bei dem schnelle, geladene Teilchen detektiert werden, da sie beim Durchqueren des Detektormaterials mit den vorhandenen Atomen wechselwirken. Die Funkenkammer beruht auf dem Prinzip des gasgefüllten Detektors. Dieser besitzt jedoch verschiedene Bauarten wie zum Beispiel Ionisationskammer, Proportionalitätszähler, Geiger-Müller-Zähler oder Auslösezähler. Die Grundlage eines gasgefüllten Detektors besteht aus zwei Elektroden, zwischen denen sich Gas befindt, das somit einen elektrischen Isolator darstellt. (Abbildung 3.4) Durch Strahlung werden Elektronen-Ionen-Paare erzeugt. Durch das angelegte elektrische Feld werden die Elektronen zur Anode beschleunigt und die positiven Ionen zur Kathode. In dem Stromkreis fließt nun ein Strom, der am

11.4 Detektion von radioaktiver Strahlung. 11.4.1 Die Wilsonsche Nebelkammer

11.4 Detektion von radioaktiver Strahlung. 11.4.1 Die Wilsonsche Nebelkammer 11.4 Detektion von radioaktiver Strahlung Jegliche radioaktive Strahlung die beim radioaktiven Zerfall von instabilen Atomkernen entsteht ist unsichtbar. Dies gilt sowohl für die Alpha- und Betastrahlung,

Mehr

Atomphysik NWA Klasse 9

Atomphysik NWA Klasse 9 Atomphysik NWA Klasse 9 Radioaktive Strahlung Strahlung, die im Inneren der Atomkerne entsteht heißt radioaktive Strahlung. Wir unterscheiden zwischen Teilchen- und Wellenstrahlung! Strahlung in der Natur

Mehr

Von Gregor Fuhs. 1. Februar 2011

Von Gregor Fuhs. 1. Februar 2011 Der Delphi Detektor Von Gregor Fuhs 1. Februar 2011 Inhaltsverzeichnis Der LEP-Beschleuniger Technische Daten des DELPHI Experiments Detektortypen Überblick Der LEP-Beschleuniger CERN, Genf 27km Länge

Mehr

Teilchen sichtbar machen

Teilchen sichtbar machen Teilchen sichtbar machen PD Dr. M. Weber Albert Einstein Center for Fundamental Physics Laboratorium für Hochenergiephysik Physikalisches Institut Universität Bern 1 PD Dr. M. Weber Physik Masterclasses

Mehr

Messung kosmischer Myonen

Messung kosmischer Myonen Messung kosmischer Myonen - Fortbildung für Lehrkräfte Belina von Krosigk Prof. Dr. Kai Zuber, Arnd Sörensen 27. 04. 2013 1 Kosmische Strahlung 2 Kosmische Teilchenschauer Primäre kosmische Strahlung:

Mehr

Teilchen aus den Tiefen des Kosmos

Teilchen aus den Tiefen des Kosmos - Belina von Krosigk - 1 Bild: NASA Eine Frage, bevor wir in den Kosmos schauen... 2 Was sind eigentlich Teilchen? 3 Was sind Teilchen? 0,01m 10-9m 1/10.000.000 10-10m 1/10 10-14m 1/10.000 10-15m 1/10

Mehr

Das top-quark. Entdeckung und Vermessung

Das top-quark. Entdeckung und Vermessung Das top-quark Entdeckung und Vermessung Inhalt Geschichte Eigenschaften des top-quarks Wie top-paare entstehen Detektion Methoden der Massen-Messung Geschichte Die Vorstellung von Quarks wurde 1961 unabhängig

Mehr

Grundlagen der physikalischen Chemie 1 - Aufbau der Materie

Grundlagen der physikalischen Chemie 1 - Aufbau der Materie Grundlagen der physikalischen Chemie 1 - Aufbau der Materie Michael Schlapa Phillippe Laurentiu 17. April 2012 Semester Thema Dozent Klausurzulassung Klausur Übung Literatur 2012 SS Michael Schmitt mschmitt@uni-duesseldorf.de

Mehr

DIE FILES DÜRFEN NUR FÜR DEN EIGENEN GEBRAUCH BENUTZT WERDEN. DAS COPYRIGHT LIEGT BEIM JEWEILIGEN AUTOR.

DIE FILES DÜRFEN NUR FÜR DEN EIGENEN GEBRAUCH BENUTZT WERDEN. DAS COPYRIGHT LIEGT BEIM JEWEILIGEN AUTOR. Weitere Files findest du auf www.semestra.ch/files DIE FILES DÜRFEN NUR FÜR DEN EIGENEN GEBRAUCH BENUTZT WERDEN. DAS COPYRIGHT LIEGT BEIM JEWEILIGEN AUTOR. Messung von c und e/m Autor: Noé Lutz Assistent:

Mehr

3. Stromtransport in Gasen i) Erzeugung von Ladungsträgern ii) Unselbständige Entladung iii) Selbständige Entladung

3. Stromtransport in Gasen i) Erzeugung von Ladungsträgern ii) Unselbständige Entladung iii) Selbständige Entladung Netz Hochspannung 0 1 0 20 Elektrische Leitung 1. Leitungsmechanismen Bändermodell 2. Ladungstransport in Festkörpern i) Temperaturabhängigkeit Leiter ii) Eigen- und Fremdleitung in Halbleitern iii) Stromtransport

Mehr

Einheit 13 Subatomare Physik 2

Einheit 13 Subatomare Physik 2 Einheit 13 Subatomare Physik 2 26.01.2012 Markus Schweinberger Sebastian Miksch Markus Rockenbauer Subatomare Physik 2 Fundamentale Wechselwirkungen Das Standardmodell Elementarteilchen Erhaltungssätze

Mehr

Florian Steyer Seminar zu Kern- und Teilchenphysik WS 2014/ Die ersten Mesonen und Hyperonen

Florian Steyer Seminar zu Kern- und Teilchenphysik WS 2014/ Die ersten Mesonen und Hyperonen Florian Steyer Seminar zu Kern- und Teilchenphysik WS 2014/15 18.11.2014 Die ersten Mesonen und Hyperonen Übersicht Was sind Hadronen? Die starke Kernkraft Das Pion V-Teilchen Die Nebelkammer Das Kaon

Mehr

Das Standardmodell der Teilchenphysik. Clara Fuhrer

Das Standardmodell der Teilchenphysik. Clara Fuhrer 1 Das Standardmodell der Teilchenphysik Clara Fuhrer 2 Das Standardmodell der Teilchenphysik Gliederung: Einführung Was ist das Standardmodell Die Elementarteilchen Leptonen Hadronen Quarks Die Wechselwirkungen

Mehr

Jenseits der Antimaterie

Jenseits der Antimaterie Jenseits der Antimaterie Das Higgs Teilchen eine Suche nach den Grenzen der Physik Peter Schleper Universität Hamburg 17.4.2012 Akademie der Wissenschaften in Hamburg Quantenphysik: kleinste Bausteine

Mehr

Teilchenphysik Masterclasses. Das Leben, das Universum und der ganze Rest

Teilchenphysik Masterclasses. Das Leben, das Universum und der ganze Rest Teilchenphysik Masterclasses Das Leben, das Universum und der ganze Rest 1 Teil 1: Einführung Warum Teilchenphysik? 2 Fundamentale Fragen Wer? Wie? Wieviel? Was? Wo? Wann? Warum? 3 Warum Teilchenphysik?

Mehr

Astroteilchenphysik im Unterricht

Astroteilchenphysik im Unterricht Astroteilchenphysik im Unterricht Schülerexperimente zur Messung kosmischer Teilchen Experimente bei DESY Kamiokannen QNet-Detektor Trigger-Hodoskop QNet-Detektor auf Weltreise Zukünftige Internet-Experimente

Mehr

Das Polarstern-Projekt

Das Polarstern-Projekt Das Polarstern-Projekt Die Untersuchung der Intensität kosmischer Teilchen in Abhängigkeit vom Breitengrad Carolin Schwerdt Technisches Seminar 7.2.2012 CosmicLab Intension und Motivation Carolin Schwerdt

Mehr

14. elektrischer Strom

14. elektrischer Strom Ladungstransport, elektrischer Strom 14. elektrischer Strom In Festkörpern: Isolatoren: alle Elektronen fest am Atom gebunden, bei Zimmertemperatur keine freien Elektronen -> kein Stromfluß Metalle: Ladungsträger

Mehr

Gibt es myonische Atome?

Gibt es myonische Atome? Minitest 7 Das Myon it ist ein Elementarteilchen, t das dem Elektron ähnelt, jedoch jd eine deutlich höhere Masse (105,6 MeV/c 2 statt 0,511 MeV/c 2 ) aufweist. Wie das Elektron ist es mit einer Elementarladung

Mehr

Gruppe: 1/8 Versuch: 4 PRAKTIKUM MESSTECHNIK VERSUCH 5. Operationsverstärker. Versuchsdatum: 22.11.2005. Teilnehmer:

Gruppe: 1/8 Versuch: 4 PRAKTIKUM MESSTECHNIK VERSUCH 5. Operationsverstärker. Versuchsdatum: 22.11.2005. Teilnehmer: Gruppe: 1/8 Versuch: 4 PRAKTIKUM MESSTECHNIK VERSUCH 5 Operationsverstärker Versuchsdatum: 22.11.2005 Teilnehmer: 1. Vorbereitung 1.1. Geräte zum Versuchsaufbau 1.1.1 Lawinendiode 1.1.2 Photomultiplier

Mehr

Hands on Particle Physics International Masterclasses. WIMP's & Co

Hands on Particle Physics International Masterclasses. WIMP's & Co Hands on Particle Physics International Masterclasses WIMP's & Co Der Dunklen Materie auf der Spur Wiebke Thurow Institut für Kern- und Teilchenphysik TU Dresden Übersicht Was ist Materie? Warum muss es

Mehr

Elektrische Einheiten und ihre Darstellung

Elektrische Einheiten und ihre Darstellung Die Messung einer physikalischer Größe durch ein Experiment bei dem letztlich elektrische Größen gemessen werden, ist weit verbreitet. Die hochpräzise Messung elektrischer Größen ist daher sehr wichtig.

Mehr

umwandlungen Atommodelle, Rutherford-Experiment, Atomaufbau, Elektronen, Protonen,

umwandlungen Atommodelle, Rutherford-Experiment, Atomaufbau, Elektronen, Protonen, Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Atommodelle, Rutherford-Experiment, Atomaufbau, Elektronen, Protonen, Neutronen, Element, Ordnungszahl Thema heute: Aufbau von Atomkernen, Kern- umwandlungen

Mehr

Dieter Suter Physik B3

Dieter Suter Physik B3 Dieter Suter - 421 - Physik B3 9.2 Radioaktivität 9.2.1 Historisches, Grundlagen Die Radioaktivität wurde im Jahre 1896 entdeckt, als Becquerel feststellte, dass Uransalze Strahlen aussenden, welche den

Mehr

Netzwerk Teilchenwelt

Netzwerk Teilchenwelt Netzwerk Teilchenwelt Ziel: moderne Teilchenphysik entdecken und erleben 18.10.2011 Carolin Schwerdt, Netzwerk Teilchenwelt c/o DESY Spuren hochenergetischer Teilchen im CMS-Detektor Spuren kosmischer

Mehr

Die Entdeckung der Kosmischen Strahlung

Die Entdeckung der Kosmischen Strahlung Die Entdeckung der Kosmischen Strahlung Gerhard Gojakovich Institut für Astrophysik Universität Wien 16. November 2012 Inhaltsverzeichnis Die Ionisation der Luft Bekannte Effekte Verwendete Geräte Erste

Mehr

Das Higgs- Teilchen: Supersymetrische Teilchen:

Das Higgs- Teilchen: Supersymetrische Teilchen: Das CMS- Experiment Das Compact Muon Solenoid Experiment (CMS) am neugebauten Large Hadron Colider (LHC) am CERN ist ein hochpräziser Teilchendetektor mit dessen Hilfe das bis jetzt nicht experimentell

Mehr

Standardmodell der Materie und Wechselwirkungen:

Standardmodell der Materie und Wechselwirkungen: Standardmodell der Materie und en: (Quelle: Wikipedia) 1.1. im Standardmodell: sind die kleinsten bekannten Bausteine der Materie. Die meisten Autoren bezeichnen die Teilchen des Standardmodells der Teilchenphysik

Mehr

1. Theorie: Kondensator:

1. Theorie: Kondensator: 1. Theorie: Aufgabe des heutigen Versuchstages war es, die charakteristische Größe eines Kondensators (Kapazität C) und einer Spule (Induktivität L) zu bestimmen, indem man per Oszilloskop Spannung und

Mehr

Teilchen, Urknall und theoretische Physik

Teilchen, Urknall und theoretische Physik Vom Little Bang zum Big Bang Teilchen, Urknall und theoretische Physik Hendrik van Hees Fakultät für Physik Universität Bielefeld http://theory.gsi.de/ vanhees/index.html Vom Little Bang zum Big Bang p.

Mehr

Das Higgs-Boson wie wir danach suchen

Das Higgs-Boson wie wir danach suchen Das Higgs-Boson wie wir danach suchen Beschleuniger und Detektoren Anja Vest Wie erzeugt man das Higgs? Teilchenbeschleuniger Erzeugung massereicher Teilchen Masse ist eine Form von Energie! Masse und

Mehr

UNIVERSITÄT BIELEFELD

UNIVERSITÄT BIELEFELD UNIVERSITÄT BIELEFELD 7 Kernphysik 7.1 - Grundversuch Radioaktivität Durchgeführt am 15.11.06 Dozent: Praktikanten (Gruppe 1): Dr. Udo Werner Marcus Boettiger R. Kerkhoff Marius Schirmer E3-463 marius.schirmer@gmx.de

Mehr

Die Welt der kleinsten Teilchen. Die Welt der kleinsten Teilchen

Die Welt der kleinsten Teilchen. Die Welt der kleinsten Teilchen Die Welt der kleinsten Teilchen Die Welt der kleinsten Teilchen Woraus ist die Welt, woraus sind wir selbst gemacht? Was ist da drin? Gedanken der griechischen Philosophen: Demokrit (460-371 v.ch.) u.a.:

Mehr

Was die Welt im Innersten zusammenhält

Was die Welt im Innersten zusammenhält Was die Welt im Innersten zusammenhält V 1.0 Thomas Hebbeker RWTH, III. Phys. Inst. A Masterclasses Aachen 2010 Übersicht: Teilchen und Kräfte Exp. Methoden: Beschleuniger und Detektoren Beschleuniger

Mehr

Seiko Instruments GmbH NanoTechnology

Seiko Instruments GmbH NanoTechnology Seiko Instruments GmbH NanoTechnology Röntgenfluoreszenz Analyse Eine Beschreibung der Röntgenfluoreszenzanalysetechnik mit Beispielen. 1. Prinzip Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen, ähnlich

Mehr

Elektrostatik. Elektrische Ladung. Reiben von verschiedenen Materialien: Kräfte treten auf, die auf Umgebung wirken

Elektrostatik. Elektrische Ladung. Reiben von verschiedenen Materialien: Kräfte treten auf, die auf Umgebung wirken Elektrostatik 1. Ladungen Phänomenologie 2. Eigenschaften von Ladungen i. Arten ii. Quantisierung iii. Ladungserhaltung iv.ladungstrennung v. Ladungstransport 3. Kräfte zwischen Ladungen, quantitativ 4.

Mehr

Stromdurchossene Leiter im Magnetfeld, Halleekt

Stromdurchossene Leiter im Magnetfeld, Halleekt Physikalisches Anfängerpraktikum 1 Gruppe Mo-16 Wintersemester 2005/06 Jens Küchenmeister (1253810) Versuch: P1-73 Stromdurchossene Leiter im Magnetfeld, Halleekt - Vorbereitung - Inhaltsverzeichnis 1

Mehr

Messung radioaktiver Strahlung

Messung radioaktiver Strahlung α β γ Messung radioaktiver Strahlung Radioaktive Strahlung misst man mit dem Geiger-Müller- Zählrohr, kurz: Geigerzähler. Nulleffekt: Schwache radioaktive Strahlung, der wir ständig ausgesetzt sind. Nulleffekt

Mehr

Paschen-Effekt / Gasentladungen

Paschen-Effekt / Gasentladungen Paschen-Effekt / Gasentladungen Aufgabenstellung: 1. Vakuumphysik Lesen Sie zunächst die Anleitung für den Pumpstand, machen Sie sich mit dessen Arbeitsweise vertraut und nehmen Sie die Anlage in Betrieb

Mehr

27. Vorlesung EP V. STRAHLUNG, ATOME, KERNE

27. Vorlesung EP V. STRAHLUNG, ATOME, KERNE 27. Vorlesung EP V. STRAHLUNG, ATOME, KERNE 28. Atomphysik, Röntgenstrahlung (Fortsetzung: Röntgenröhre, Röntgenabsorption) 29. Atomkerne, Radioaktivität (Nuklidkarte, α-, β-, γ-aktivität, Dosimetrie)

Mehr

Die Idee des Atoms geht auf Demokrit von Abdera und Leukipp von Milet zurück. (5. Jhdt. v. Chr.) atomos (griech.) = unteilbar

Die Idee des Atoms geht auf Demokrit von Abdera und Leukipp von Milet zurück. (5. Jhdt. v. Chr.) atomos (griech.) = unteilbar 2Aufbau der Materie Hofer 1 2 Aufbau der Materie 2.1 Die Bestandteile der Materie Chemische Versuche und hoch auflösende Spezialmikroskope zeigen, dass alle Stoffe aus den chemischen Grundstoffen oder

Mehr

A. Ein Kondensator differenziert Spannung

A. Ein Kondensator differenziert Spannung A. Ein Kondensator differenziert Spannung Wir legen eine Wechselspannung an einen Kondensator wie sieht die sich ergebende Stromstärke aus? U ~ ~ Abb 1: Prinzipschaltung Kondensator: Physiklehrbuch S.

Mehr

Allgemeine Chemie 1. Skript Allgemeine und Anorganische Chemie

Allgemeine Chemie 1. Skript Allgemeine und Anorganische Chemie Allgemeine Chemie 1 Skript Allgemeine und Anorganische Chemie Inhaltsverzeichnis: 1. Atome...3 A Elektronen...3 B Protonen...4 C Neutronen...5 D Aufbau von Atomen...5 E Isotope...6 F Radioaktivität...6

Mehr

Unsichtbares sichtbar machen

Unsichtbares sichtbar machen Unsichtbares sichtbar machen Beschleuniger Detektoren Das Z Boson Blick in die Zukunft, Kirchhoff Institut für Physik, Universität Heidelberg Wozu Beschleuniger und Detektoren? Materie um uns herum ist

Mehr

Aufgaben zur Vorbereitung der Klausur zur Vorlesung Einführung in die Physik für Natur- und Umweltwissenschaftler v. Issendorff, WS2013/

Aufgaben zur Vorbereitung der Klausur zur Vorlesung Einführung in die Physik für Natur- und Umweltwissenschaftler v. Issendorff, WS2013/ Aufgaben zur Vorbereitung der Klausur zur Vorlesung inführung in die Physik für Natur- und Umweltwissenschaftler v. Issendorff, WS213/14 5.2.213 Aufgabe 1 Zwei Widerstände R 1 =1 Ω und R 2 =2 Ω sind in

Mehr

Grundwissen Physik (9. Klasse)

Grundwissen Physik (9. Klasse) Grundwissen Physik (9. Klasse) 1 Elektrodynamik 1.1 Grundbegriffe Elektrische Ladung: Es gibt zwei Arten elektrischer Ladung, die man als positiv bzw. negativ bezeichnet. Kräfte zwischen Ladungen: Gleichnamige

Mehr

Die Nebenquantenzahl oder Bahndrehimpulsquantenzahl l kann ganzzahlige Werte von 0 bis n - 1 annehmen. Jede Hauptschale unterteilt sich demnach in n

Die Nebenquantenzahl oder Bahndrehimpulsquantenzahl l kann ganzzahlige Werte von 0 bis n - 1 annehmen. Jede Hauptschale unterteilt sich demnach in n 1 1. Was sind Orbitale? Wie sehen die verschiedenen Orbital-Typen aus? Bereiche mit einer bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons werden als Orbitale bezeichnet. Orbitale sind keine messbaren

Mehr

4 Kondensatoren und Widerstände

4 Kondensatoren und Widerstände 4 Kondensatoren und Widerstände 4. Ziel des Versuchs In diesem Praktikumsteil sollen die Wirkungsweise und die Frequenzabhängigkeit von Kondensatoren im Wechselstromkreis untersucht und verstanden werden.

Mehr

Auswertung des Versuches Lebensdauer von Positronen in Materie

Auswertung des Versuches Lebensdauer von Positronen in Materie Auswertung des Versuches Lebensdauer von Positronen in Materie Andreas Buhr, Matrikelnummer 122993 23. Mai 26 Inhaltsverzeichnis Lebensdauer von Positronen in Materie 1 Formales 3 2 Überblick über den

Mehr

3.4. Leitungsmechanismen

3.4. Leitungsmechanismen a) Metalle 3.4. Leitungsmechanismen - Metall besteht aus positiv geladenen Metallionen und frei beweglichen Leitungselektronen (freie Elektronengas), Bsp.: Cu 2+ + 2e - - elektrische Leitung durch freie

Mehr

Myonen Lebensdauer. Inhaltsverzeichnis. 29. Dezember 2006. 1 Das Standardmodell der Teilchenphysik 2. 2 Entstehung der Myonen 3. 3 Der Myonenzerfall 4

Myonen Lebensdauer. Inhaltsverzeichnis. 29. Dezember 2006. 1 Das Standardmodell der Teilchenphysik 2. 2 Entstehung der Myonen 3. 3 Der Myonenzerfall 4 Myonen Lebensdauer 29. Dezember 2006 Inhaltsverzeichnis 1 Das Standardmodell der Teilchenphysik 2 2 Entstehung der Myonen 3 3 Der Myonenzerfall 4 4 Versuchsaufbau 4 5 Messung der Zerfallszeit 7 6 Aufgaben

Mehr

Fachhochschule Bielefeld Fachbereich Elektrotechnik. Versuchsbericht für das elektronische Praktikum. Praktikum Nr. 2. Thema: Widerstände und Dioden

Fachhochschule Bielefeld Fachbereich Elektrotechnik. Versuchsbericht für das elektronische Praktikum. Praktikum Nr. 2. Thema: Widerstände und Dioden Fachhochschule Bielefeld Fachbereich Elektrotechnik Versuchsbericht für das elektronische Praktikum Praktikum Nr. 2 Name: Pascal Hahulla Matrikelnr.: 207XXX Thema: Widerstände und Dioden Versuch durchgeführt

Mehr

Abschlussprüfung 2012 an den Realschulen in Bayern

Abschlussprüfung 2012 an den Realschulen in Bayern Nachtermin lektrizitätslehre I C1 1.1.0 Schließt man eine handelsübliche Glühlampe (Betriebsdaten: ) an eine lektrizitätsquelle mit der Spannung an, so fließt ein Strom der Stärke Beim Anschluss derselben

Mehr

Unterrichtsmaterialien zum Thema Astroteilchenphysik

Unterrichtsmaterialien zum Thema Astroteilchenphysik Unterrichtsmaterialien zum Thema Astroteilchenphysik Die Idee ist, einen roten Faden durch das Thema Astroteilchenphysik zu entwickeln und entsprechendes Material anzubieten, der mit realistischen Randbedingungen

Mehr

Elektrische Ladung und elektrischer Strom

Elektrische Ladung und elektrischer Strom Elektrische Ladung und elektrischer Strom Es gibt positive und negative elektrische Ladungen. Elektron Atomhülle Atomkern Der Aufbau eines Atoms Alle Körper sind aus Atomen aufgebaut. Ein Atom besteht

Mehr

Kreisprozesse und Wärmekraftmaschinen: Wie ein Gas Arbeit verrichtet

Kreisprozesse und Wärmekraftmaschinen: Wie ein Gas Arbeit verrichtet Kreisprozesse und Wärmekraftmaschinen: Wie ein Gas Arbeit verrichtet Unterrichtsmaterial - schriftliche Informationen zu Gasen für Studierende - Folien Fach Schultyp: Vorkenntnisse: Bearbeitungsdauer Thermodynamik

Mehr

Frühjahr 2000, Thema 2, Der elektrische Widerstand

Frühjahr 2000, Thema 2, Der elektrische Widerstand Frühjahr 2000, Thema 2, Der elektrische Widerstand Referentin: Dorothee Abele Dozent: Dr. Thomas Wilhelm Datum: 01.02.2007 1) Stellen Sie ein schülergemäßes Modell für einen elektrisch leitenden bzw. nichtleitenden

Mehr

Diese Energie, d.h. der elektrische Strom, kann durch bestimmte Materialien durch, andere hindern ihn am Weiterkommen.

Diese Energie, d.h. der elektrische Strom, kann durch bestimmte Materialien durch, andere hindern ihn am Weiterkommen. Spannende Theorie(n) Was wir bis jetzt wissen: In einer Batterie steckt offensichtlich Energie - was immer das auch genau ist. Wissenswertes über den Strom Was ist das? Diese Energie, d.h. der elektrische

Mehr

Urknall im Tunnel: Urknall im Tunnel: das Large Hadron Collider Projekt VDI GMA-Kongress Baden-Baden, 12. Juni 2007 S.Bethke, MPI für Physik, München

Urknall im Tunnel: Urknall im Tunnel: das Large Hadron Collider Projekt VDI GMA-Kongress Baden-Baden, 12. Juni 2007 S.Bethke, MPI für Physik, München Urknall im Tunnel: Urknall im Tunnel: das Large Hadron Collider Projekt VDI GMA-Kongress Baden-Baden, 12. Juni 2007 S.Bethke, MPI für Physik, München 1 Urknall im Tunnel: das Large Hadron Collider Projekt

Mehr

1930: Krise in in der der Physik. Oh, Oh, daran denkt man man am am besten gar gar nicht, wie wie an an die die neuen Steuern

1930: Krise in in der der Physik. Oh, Oh, daran denkt man man am am besten gar gar nicht, wie wie an an die die neuen Steuern 1930: Krise in in der der Physik Oh, Oh, daran denkt man man am am besten gar gar nicht, wie wie an an die die neuen Steuern 1930: Energie-Erhaltung im im Beta-Zerfall verletzt?? Alpha-Zerfall Beta-Zerfall

Mehr

Charakterisierung des Prototyps der HochfrequenzIonenquelle für den Felsenkeller-Beschleuniger

Charakterisierung des Prototyps der HochfrequenzIonenquelle für den Felsenkeller-Beschleuniger Charakterisierung des Prototyps der HochfrequenzIonenquelle für den Felsenkeller-Beschleuniger Inhaltsverzeichnis Einleitung Versuchsaufbau Messungen Seite 2 Druckabhängigkeit Strahlanalyse Senderleistungsabhängigkeit

Mehr

Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum Gamma-Koinzidenzspektroskopie. Vorbereitung

Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum Gamma-Koinzidenzspektroskopie. Vorbereitung Physikalisches Fortgeschrittenenpraktikum Gamma-Koinzidenzspektroskopie Vorbereitung Armin Burgmeier Robert Schittny 1 Grundlagen 1.1 Gammastrahlung Gammastrahlung ist die durchdringendste radioaktive

Mehr

Schichtdickenmessung mit radioaktiven Präparaten (SchiRad)

Schichtdickenmessung mit radioaktiven Präparaten (SchiRad) TU Ilmenau Ausgabe: September 2015 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Dr. Ho, Prof. Sp, Dr. Ku Institut für Werkstofftechnik 1 Versuchsziel Schichtdickenmessung mit radioaktiven Präparaten

Mehr

3B SCIENTIFIC PHYSICS

3B SCIENTIFIC PHYSICS B SCIENTIFIC PHYSICS Triode S 11 Bedienungsanleitung 1/15 ALF 1 5 7 1 Führungsstift Stiftkontakte Kathodenplatte Heizwendel 5 Gitter Anode 7 -mm-steckerstift zum Anschluss der Anode 1. Sicherheitshinweise

Mehr

Thema heute: Aufbau der Materie: Atommodelle 1

Thema heute: Aufbau der Materie: Atommodelle 1 Wiederholung der letzten Vorlesungsstunde: Naturwissenschaften, Unterteilung der Naturwissenschaften in einzelne Wissensgebiete, Modellvorstellungen, der "reine Stoff", thermische Eigenschaften, Siedepunkt,

Mehr

2.6 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

2.6 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik 2.6 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik ist ein Satz über die Eigenschaften von Maschinen die Wärmeenergie Q in mechanische Energie E verwandeln. Diese Maschinen

Mehr

Fortgeschrittenen - Praktikum. Gamma Spektroskopie

Fortgeschrittenen - Praktikum. Gamma Spektroskopie Fortgeschrittenen - Praktikum Gamma Spektroskopie Versuchsleiter: Bernd Zimmermann Autor: Daniel Bruns Gruppe: 10, Donnerstag Daniel Bruns, Simon Berning Versuchsdatum: 14.12.2006 Gamma Spektroskopie;

Mehr

Schalenmodell des Atoms

Schalenmodell des Atoms Lernaufgabe zum Thema Schalenmodell des Atoms für das Unterrichtsfach Chemie. Schultyp: Mittelschule Adressat: 1. Semester Chemieunterricht Bearbeitungsdauer gesamt: 45 min. Hinführung zur Lernaufgabe:

Mehr

Fragen zur Lernkontrolle

Fragen zur Lernkontrolle Fragen zur Lernkontrolle 1) a) Erläutern Sie die Zusammenhänge zwischen Masse, Kraft und Gewicht! b) Beschreiben Sie die Vorgänge bei der Elektrolyse und geben Sie die dafür von Faraday gefundene Gesetzmäßigkeiten

Mehr

In reiner Form bestehen sie aus 6,022 10 23 Atomen. Sie können weder chemisch noch physikalisch zerlegt werden.

In reiner Form bestehen sie aus 6,022 10 23 Atomen. Sie können weder chemisch noch physikalisch zerlegt werden. 1. Welches der folgenden Gemische ist ein Gemenge? Kalkmilch Granit Rauch 2. Wodurch sind chemische Elemente charakterisiert? In reiner Form bestehen sie aus 6,022 10 23 Atomen. Sie sind unteilbar. Sie

Mehr

Der Avalanche-Generator. Funktionsprinzip und Versuche

Der Avalanche-Generator. Funktionsprinzip und Versuche Der Avalanche-Generator Funktionsprinzip und Versuche ACHTUNG: In der hier beschrieben Schaltung treten Spannungen über 50V auf!!! 1(7) Das Avalanche-Prinzip Der Avalanche-Effekt ( avalanche = Lawine )

Mehr

Wie arbeitet ein Teilchenphysiker? Das Standardmodell, Detektoren und Beschleuniger.

Wie arbeitet ein Teilchenphysiker? Das Standardmodell, Detektoren und Beschleuniger. Grafik 2 Vorstellung des Instituts für Kern- und Teilchenphysik Wie arbeitet ein Teilchenphysiker? Das Standardmodell, Detektoren und Beschleuniger. Dipl. Phys. Kathrin Leonhardt 1 Grafik 2 Auf den Spuren

Mehr

KAT e. Beta - Absorption. 1 Aufbau

KAT e. Beta - Absorption. 1 Aufbau Beta - Absorption 1 Aufbau Es soll nun die Absorption von Beta-Strahlung durch Materie (in unserem Fall Aluminium) untersucht werden. Dazu wurde mittels eines Szintillationszählers die Aktivität eines

Mehr

Atomic Force Microscopy

Atomic Force Microscopy 1 Gruppe Nummer 103 29.4.2009 Peter Jaschke Gerd Meisl Atomic Force Microscopy Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung... 2 2. Theorie... 2 3. Ergebnisse und Fazit... 4 2 1. Einleitung Die Atomic Force Microscopy

Mehr

3B SCIENTIFIC PHYSICS

3B SCIENTIFIC PHYSICS B SCIENTIFIC PHYSICS Triode D 17 Bedienungsanleitung 5/ ALF - 5 1 Halter -mm-steckerstift zum Anschluss der Anode Anode Gitter 5 Halter mit -mm- Steckerstift zum Anschluss des Gitters Heizwendel 7 Kathodenplatte

Mehr

Experimentalphysik V - Kern- und Teilchenphysik Vorlesungsmitschrift. Dozent: Prof. K. Jakobs Verfasser: R. Gugel

Experimentalphysik V - Kern- und Teilchenphysik Vorlesungsmitschrift. Dozent: Prof. K. Jakobs Verfasser: R. Gugel Experimentalphysik V - Kern- und Teilchenphysik Vorlesungsmitschrift Dozent: Prof. K. Jakobs Verfasser: R. Gugel 12. Februar 2013 Teilchen werden durch ihre Wechselwirkung mit Materie, d.h. dem Detektormaterial,

Mehr

Versuch 21. Der Transistor

Versuch 21. Der Transistor Physikalisches Praktikum Versuch 21 Der Transistor Name: Christian Köhler Datum der Durchführung: 07.02.2007 Gruppe Mitarbeiter: Henning Hansen Assistent: Jakob Walowski testiert: 3 1 Einleitung Der Transistor

Mehr

Begriffe zur Elektrik und Elektrochemie

Begriffe zur Elektrik und Elektrochemie Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung Begriffe zur Elektrik und Elektrochemie Akkumulator Atom Atomkern Batterie Ein Akkumulator ist eine Energiequelle, die wie eine Batterie Gleichstrom

Mehr

Uran. Uran ist ein silberglänzendes, weiches, radioaktives Metall. Es bildet eine Vielzahl verschiedener Legierungen.

Uran. Uran ist ein silberglänzendes, weiches, radioaktives Metall. Es bildet eine Vielzahl verschiedener Legierungen. Uran Uran ist ein silberglänzendes, weiches, radioaktives Metall. Es bildet eine Vielzahl verschiedener Legierungen. Bei Raumtemperatur läuft auch massives Uranmetall an der Luft an. Dabei bilden sich

Mehr

Einführung in die Physik der Neutronensterne. I. Sagert Institut für Theoretische Physik/ Astrophysik Goethe Universität, Frankfurt am Main

Einführung in die Physik der Neutronensterne. I. Sagert Institut für Theoretische Physik/ Astrophysik Goethe Universität, Frankfurt am Main Einführung in die Physik der Neutronensterne I. Sagert Institut für Theoretische Physik/ Astrophysik Goethe Universität, Frankfurt am Main Leben und Sterben von Sternen Supernova Geburt eines Neutronensterns

Mehr

DIE THERMISCHE GESCHICHTE DES UNIVERSUMS & FREEZE-OUT. 14. Dezember Kim Susan Petersen. Proseminar Theoretische Physik & Astroteilchenphysik

DIE THERMISCHE GESCHICHTE DES UNIVERSUMS & FREEZE-OUT. 14. Dezember Kim Susan Petersen. Proseminar Theoretische Physik & Astroteilchenphysik DIE THERMISCHE GESCHICHTE DES UNIVERSUMS & FREEZE-OUT 14. Dezember 2010 Kim Susan Petersen Proseminar Theoretische Physik & Astroteilchenphysik INHALT 1. Das Standardmodell 2. Die Form des Universums 3.

Mehr

Protokoll. Versuch Nr. XVI: Messen mit ionisierender Strahlung. Gruppe 18:

Protokoll. Versuch Nr. XVI: Messen mit ionisierender Strahlung. Gruppe 18: Protokoll Versuch Nr. XVI: Messen mit ionisierender Strahlung Gruppe 18: Tuncer Canbek 108096245659 Sahin Hatap 108097213237 Ilhami Karatas 108096208063 Valentin Tsiguelnic 108097217641 Versuchsdatum:

Mehr

Atomphysik NWA Klasse 9

Atomphysik NWA Klasse 9 Atomphysik NWA Klasse 9 Atome wurden lange Zeit als die kleinsten Teilchen angesehen, aus denen die Körper bestehen. Sie geben den Körpern ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften. Heute wissen

Mehr

13 Radioaktivität. I in na. Der Ionisationsstrom ist ein Maß für die pro Sekunde erzeugte Ladung Q und damit für die Aktivität des Präparats.

13 Radioaktivität. I in na. Der Ionisationsstrom ist ein Maß für die pro Sekunde erzeugte Ladung Q und damit für die Aktivität des Präparats. 13 Radioaktivität 13.1 Historisches Röntgen, Becquerel, Curie 13.2 Nachweismethoden Einführungsversuch: Die rad. Strahlung ionisiert die Luft und entlädt ein aufgeladenes Elektroskop a) Ionisationskammer

Mehr

Der radioaktive Zerfall ist ein zufälliger und nicht deterministischer Prozess. Im Mittel gehorcht er folgendem Gesetz:

Der radioaktive Zerfall ist ein zufälliger und nicht deterministischer Prozess. Im Mittel gehorcht er folgendem Gesetz: Radioaktiver Zerfall Der radioaktive Zerfall ist ein zufälliger und nicht deterministischer Prozess. Im Mittel gehorcht er folgendem Gesetz: (1) Nt () = Ne λt Aktivität Die Aktivität ist als Anzahl der

Mehr

Simultane Messungen der magnetischen und elektrischen Eigenschaften von Niobdiselenid (NbSe 2 ) mittels Hall-Magnetometrie

Simultane Messungen der magnetischen und elektrischen Eigenschaften von Niobdiselenid (NbSe 2 ) mittels Hall-Magnetometrie Simultane Messungen der magnetischen und elektrischen Eigenschaften von Niobdiselenid (NbSe 2 ) mittels Hall-Magnetometrie Bachelorarbeit am Fachbereich Physik der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt

Mehr

EO - Oszilloskop Blockpraktikum Frühjahr 2005

EO - Oszilloskop Blockpraktikum Frühjahr 2005 EO - Oszilloskop, Blockpraktikum Frühjahr 25 28. März 25 EO - Oszilloskop Blockpraktikum Frühjahr 25 Alexander Seizinger, Tobias Müller Assistent René Rexer Tübingen, den 28. März 25 Einführung In diesem

Mehr

Text 1 Expertengruppe B: Der Aufbau des Atomkerns

Text 1 Expertengruppe B: Der Aufbau des Atomkerns Text 1 Expertengruppe B: Der Aufbau des Atomkerns Durch Experimente mit Gasentladungsröhren (ähnlich den heutigen Leuchtstoffröhren) kam man schon im 19. Jahrhundert zu der Erkenntnis, dass Atome Teilchen

Mehr

Aufgaben. 2.1. Leiten Sie die Formeln (9) und (10) her! Vorbetrachtungen. Der High-Fall

Aufgaben. 2.1. Leiten Sie die Formeln (9) und (10) her! Vorbetrachtungen. Der High-Fall Aufgaben 2.1. Leiten Sie die Formeln (9) und (10) her! Vorbetrachtungen I. Die open-collector-gatter auf der "in"-seite dürfen erst einen High erkennen, wenn alle open-collector-gatter der "out"-seite

Mehr

Praktikum II NR: Natürliche Radioativität

Praktikum II NR: Natürliche Radioativität Praktikum II NR: Natürliche Radioativität Betreuer: Dr. Torsten Hehl Hanno Rein praktikum2@hanno-rein.de Florian Jessen florian.jessen@student.uni-tuebingen.de 06. April 2004 Made with L A TEX and Gnuplot

Mehr

Reichweite von ß-Strahlen

Reichweite von ß-Strahlen Reichweite von ßStrahlen Atommodell: Nach dem Bohrschen Atommodell besteht ein Atom aus dem positiven Atomkern und der negativen Elektronenhülle. Der Durchmesser eines Atoms beträgt etwa 1 1 m, der Durchmesser

Mehr

Aufbau eines Teststandes für das innere Veto der Double Chooz Detektoren

Aufbau eines Teststandes für das innere Veto der Double Chooz Detektoren Aufbau des -s Aufbau eines es für das innere Veto der Detektoren Markus Röhling Universität Hamburg Institut für Experimentalphysik 18. Dezember 2007 Aufbau des -s Übersicht 1 Messprinzip Inner Veto 2

Mehr

Protokoll des Versuches 5: Messungen der Thermospannung nach der Kompensationsmethode

Protokoll des Versuches 5: Messungen der Thermospannung nach der Kompensationsmethode Name: Matrikelnummer: Bachelor Biowissenschaften E-Mail: Physikalisches Anfängerpraktikum II Dozenten: Assistenten: Protokoll des Versuches 5: Messungen der Thermospannung nach der Kompensationsmethode

Mehr

h- Bestimmung mit LEDs

h- Bestimmung mit LEDs h- Bestimmung mit LEDs GFS im Fach Physik Nicolas Bellm 11. März - 12. März 2006 Der Inhalt dieses Dokuments steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html Inhaltsverzeichnis

Mehr

Projekt 2HEA 2005/06 Formelzettel Elektrotechnik

Projekt 2HEA 2005/06 Formelzettel Elektrotechnik Projekt 2HEA 2005/06 Formelzettel Elektrotechnik Teilübung: Kondensator im Wechselspannunskreis Gruppenteilnehmer: Jakic, Topka Abgabedatum: 24.02.2006 Jakic, Topka Inhaltsverzeichnis 2HEA INHALTSVERZEICHNIS

Mehr

Polarisation des Lichtes

Polarisation des Lichtes Polarisation des Lichtes Licht = transversal schwingende el.-magn. Welle Polarisationsrichtung: Richtung des el. Feldvektors Polarisationsarten: unpolarisiert: keine Raumrichtung bevorzugt (z.b. Glühbirne)

Mehr

1.2. Entstehungsorte 1.3. Bestandteile

1.2. Entstehungsorte 1.3. Bestandteile 1.Die kosmische Strahlung: 1.1. Geschichte 1.2. Entstehungsorte 1.3. Bestandteile 2.Versuchsaufbau/-durchführung: 2.1. Der Szintillations - Detektor 2.2. Der Photomultiplier 2.3. Versuchsdurchführung 3.Messergebnisse:

Mehr

IU3. Modul Universalkonstanten. Lichtgeschwindigkeit

IU3. Modul Universalkonstanten. Lichtgeschwindigkeit IU3 Modul Universalkonstanten Lichtgeschwindigkeit Die Vakuumlichtgeschwindigkeit beträgt etwa c 3.0 10 8 m/s. Sie ist eine Naturkonstante und soll in diesem Versuch bestimmt werden. Weiterhin wollen wir

Mehr

Franck-Hertz-Versuch. Einleitung. Funktionsprinzip

Franck-Hertz-Versuch. Einleitung. Funktionsprinzip Einleitung Bei ihrem bahnbrechenden Versuch von 1913 untersuchten James Franck und Gustav Hertz den Stoß von beschleunigten Elektronen mit Quecksilber-Atomen, das entgegen klassischer Erwartungen Energie

Mehr