MESSUNG VON KO(S)MISCHEN TEILCHEN. Das Szintillationszähler-Experiment im Netzwerk Teilchenwelt
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- Hedwig Tiedeman
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1 MESSUNG VON KO(S)MISCHEN TEILCHEN Das Szintillationszähler-Experiment im Netzwerk Teilchenwelt
2 2 Messung von kosmischen Teilchen Ablauf 1. Teil: Kurze Einführung kosmische Strahlung und f Vorstellung der Detektoren 2. Teil: Experimentieren kurze Abschlussdiskussion
3 3 wissenschaftliche Koordination des Cosmic-Projektes liegt in Zeuthen Jugendliche können an Instituten Praktika absolvieren Schülerlabor Angebote mit Cosmic Experimenten Ausleihen von Experimenten an Schulen Projekttage und Projektwochen möglich
4 4 Kosmische Teilchen Wo kommen sie her? Haben sie einen Einfluss auf unser Leben? Wie werden sie erforscht?
5 5 Kosmische Teilchen
6 6 Kosmische Teilchen
7 7 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
8 Blau: Elektronen/Positronen 8 Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Kosmische Protonen Teilchen Grau: Mesonen Grün: Myonen
9 Blau: Elektronen/Positronen 9 Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen
10 Blau: Elektronen/Positronen 10 Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen
11 Blau: Elektronen/Positronen 11 Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen
12 Blau: Elektronen/Positronen 12 Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen
13 Blau: Elektronen/Positronen 13 Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen
14 Wie gefährlich ist die kosmische Strahlung?? Carolin Schwerdt Einstein-Gymnasium Neuenhagen Seite 14
15 15 Der Szintillationszähler or t k e Det Datenausl ese
16 16 Der Szintillationszähler Detektion Bestandteile Szintillator, Lichtleiter, Photomultiplier, Spannungsversorgung Beim Durchgang eines kosmischen Teilchens wird Detektormaterial angeregt und Szintillationslicht emittiert.
17 17 Der Szintillationszähler Detektion Photomultiplier Photonen erzeugen im PMT Elektronen Elektronen werden verstärkt Elektronisches Signal kann ausgelesen werden PMT s benötigen Hochspannung SiPM benötigen nur um die 70V SiPM s sind sehr sensitiv
18 18 Der Szintillationszähler Datenverarbeitung Die DAQ-Karte verarbeitet das elektronische Signal und fügt Zeitinformation hinzu (wahlweise auch GPS Informationen) Unterdrücken von Rauschsignalen Triggerbedingungen einstellbar
19 19 Der Szintillationszähler Datenverarbeitung Jedes geladene Teilchen kann Signal erzeugen! Schwellenspannung: Ermöglicht Signalunterdrückung von Signalen kleiner Intensität (Rauschen) Triggerbedingungen: Innerhalb von 200ns muss Signal in beiden Detektoren registriert werden. Richtungseinschränkung der kosmischen Strahlung möglich. Weitere Unterdrückung der Rauschsignale uf Meeresniveau sind M
20 20 Der Szintillationszähler Datenauslese Verarbeitetes Signal wird an Computer weitergegeben Mit Hilfe von Software muonic ist direkte graphische Darstellung möglich Daten können gesondert mit Tabellenverarbeitungsprogrammen analysiert werden.
21 Lerninhalte & Verbindung zu anderen Fachgebieten Physik > Funktionsweise Szintillator > Cherenkov-Effekt > Aufbau und Funktionsweise eines Photomultiplier/Silizium- Photomultiplier > Teilchen und deren Eigenschaften > Abhängigkeit der Rate kosmischer Teilchen vom Detektorplattenabstand/Winkel/etc. > Lebensdauer Myonen und Relativitätstheorie > Statistischer Charakter der kosmischen Strahlung Carolin Schwerdt Einstein-Gymnasium Neuenhagen Seite 21
22 Wie kann die kosmische Strahlung gemessen werden? Untersuchung Ratenmessung in Abhängigkeit von der Messzeit Ratenmessung in Abhängigkeit vom Absorbermaterial Ratenmessung in Abhängigkeit vom Winkel Auswertung Schwankung Rate mit Messzeit mittlere Rate und Standardabweichung Verteilung der Messwerte: Gauss-Verteilung oder Poisson-Verteilung relativer Fehler einer Messung und nötige Messzeit Rate der kosmischen Strahlung in Abhängigkeit von: Stockwerke Schulgebäude absorbierenden Materialien (Stoff, Holz oder Stahl) Abnahme Rate mit zunehmendem Winkel zur Senkrechten; Erklärungsansatz finden Carolin Schwerdt Einstein-Gymnasium Neuenhagen Seite 22
23 23 Cosmic Projekt Nützliche Links
24 24 Cosmic Projekt Kontakt
25 25 Cosmic Projekt Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
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