Das Neutron. Eigenschaften des Neutrons m n = 1.001m p m i = m g ± 10 4 τ n = ± 0.8 s

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1 Vorlesung Fundamentale Experimente mit ultrakalten Neutronen (FundExpUCN) Die Entdeckung des Neutrons Fundamentale Eigenschaften des Neutrons Reaktorphysik und Erzeugung von Neutronen Spallationsneutronenquellen Kosmologische Aspekte:Urknall, Primordiale Nukleosynthese Ultrakalte Neutronen (UCN) Produktion von UCN Transport und Speicherung von UCN Experimente mit UCN: Lebensdauer des freien Neutrons Elektrisches Dipolmoment des Neutrons Quantenzustnde von UCN in Gravitation Spiegel-Neutronen Neutron-Antineutron-Oszillation Ladung des Neutrons

2 Vorlesung Fundamentale Experimente mit ultrakalten Neutronen (FundExpUCN) Die Entdeckung des Neutrons Fundamentale Eigenschaften des Neutrons Reaktorphysik und Erzeugung von Neutronen Spallationsneutronenquellen Kosmologische Aspekte:Urknall, Primordiale Nukleosynthese Ultrakalte Neutronen (UCN) Produktion von UCN Transport und Speicherung von UCN Experimente mit UCN: Lebensdauer des freien Neutrons Elektrisches Dipolmoment des Neutrons Quantenzustnde von UCN in Gravitation Spiegel-Neutronen Neutron-Antineutron-Oszillation Ladung des Neutrons

3 Literatur J. Byrne, Neutrons, Nuclei and Matter Institute of Physics Publishing, Bristol 1994 R. Golub, D. Richardson, S.K. Lamoreaux Ultra-Cold Neutrons, Adam Hilger, Bristol 1991 Verfügbar in Auszügen unter Google - Books

4 Das Neutron Eigenschaften des Neutrons m n = 1.001m p m i = m g ± 10 4 τ n = ± 0.8 s µ n = 1.912µ k Spin 1 2 Neutronen nehmen an allen vier bekannten Wechselwirkungen teil: Starke Wechselwirkung Schwache Wechselwirkung Elektro-magnetische Wechselwirkung Gravitation

5 Entdeckung des Neutrons: Situation der Physik nach 1900 (E = h ν) Was man wusste: Ladung ist quantisiert, Milikan: Elementarladung e Das Proton p, Q = +1 e, m p = kg Das Elektron e, Q = 1 e, mp m e 2000 Atommodell von Rutherford: p und e bilden die Elemente Weiter bekannt waren: γ-quanten (Photonen) als ungeladene Teilchen α (He-Kerne) und β (Elektronen) Teilchen (und γ) aus der natürlichen Radioaktivität

6 Entdeckung des Neutrons: Situation der Physik nach 1900 (E = h ν) Was man wusste: Ladung ist quantisiert, Milikan: Elementarladung e Das Proton p, Q = +1 e, m p = kg Das Elektron e, Q = 1 e, mp m e 2000 Atommodell von Rutherford: p und e bilden die Elemente Weiter bekannt waren: γ-quanten (Photonen) als ungeladene Teilchen α (He-Kerne) und β (Elektronen) Teilchen (und γ) aus der natürlichen Radioaktivität Grundlegende Physik: Quantenmechanik (Welle-Teilchen Dualismus, de Broglie Wellenlänge, Unschärferelation) Theorie des α-zerfalls Relativitätstheorie, Masse-Energie-Äquivalenz

7 Entdeckung des Neutrons: Situation der Physik nach 1900 (E = h ν) Was man wusste: Ladung ist quantisiert, Milikan: Elementarladung e Das Proton p, Q = +1 e, m p = kg Das Elektron e, Q = 1 e, mp m e 2000 Atommodell von Rutherford: p und e bilden die Elemente Weiter bekannt waren: γ-quanten (Photonen) als ungeladene Teilchen α (He-Kerne) und β (Elektronen) Teilchen (und γ) aus der natürlichen Radioaktivität Grundlegende Physik: Quantenmechanik (Welle-Teilchen Dualismus, de Broglie Wellenlänge, Unschärferelation) Theorie des α-zerfalls Relativitätstheorie, Masse-Energie-Äquivalenz

8 1908 Rutherford und Geiger: Bestimmung der absoluten Ladung des α-teilchens: q α m α = 2 e = 4 m p Problem: Nicht erklärbar mit bekannten Teilchen

9 1908 Rutherford und Geiger: Bestimmung der absoluten Ladung des α-teilchens: q α m α = 2 e = 4 m p Problem: Nicht erklärbar mit bekannten Teilchen 1920 Rutherford: Erste künstliche Kernumwandlung, Nachweis der Rückstossprotonen: 14 7 N +4 2 α 17 8 O +1 1 p

10 1908 Rutherford und Geiger: Bestimmung der absoluten Ladung des α-teilchens: q α m α = 2 e = 4 m p Problem: Nicht erklärbar mit bekannten Teilchen 1920 Rutherford: Erste künstliche Kernumwandlung, Nachweis der Rückstossprotonen: 14 7 N +4 2 α 17 8 O +1 1 p 1920 Bethe und Fränz: Untersuchung der Reaktion 10 B α 13 C p

11 1908 Rutherford und Geiger: Bestimmung der absoluten Ladung des α-teilchens: q α m α = 2 e = 4 m p Problem: Nicht erklärbar mit bekannten Teilchen 1920 Rutherford: Erste künstliche Kernumwandlung, Nachweis der Rückstossprotonen: 14 7 N +4 2 α 17 8 O +1 1 p 1920 Bethe und Fränz: Untersuchung der Reaktion 10 B α 13 C p Beobachtung: Emission einer hochenergetischen γ-strahlung Untersuchung der Feinstruktur im Protonen-Spektrum

12 1908 Rutherford und Geiger: Bestimmung der absoluten Ladung des α-teilchens: q α m α = 2 e = 4 m p Problem: Nicht erklärbar mit bekannten Teilchen 1920 Rutherford: Erste künstliche Kernumwandlung, Nachweis der Rückstossprotonen: 14 7 N +4 2 α 17 8 O +1 1 p 1920 Bethe und Fränz: Untersuchung der Reaktion 10 B α 13 C p Beobachtung: Emission einer hochenergetischen γ-strahlung Untersuchung der Feinstruktur im Protonen-Spektrum

13 Weitere Untersuchungen - erste Probleme Weitere Untersuchung von (α, p)-reaktionen an Li, B und Be 1930 Bothe und Becker: Untersuchung der Reaktion 9 Be α Wenn eine (α, p)-reaktion vorläge, dann folgte: 9 4 Be +4 2 α 12 5 B +1 1 p Beobachtung: Es entstand als Reaktionsprodukt Kohlenstoff! 9 4 Be +4 2 α 12 6 C + X X =1 0?

14 Weitere Untersuchungen - erste Probleme Weitere Untersuchung von (α, p)-reaktionen an Li, B und Be 1930 Bothe und Becker: Untersuchung der Reaktion 9 Be α Wenn eine (α, p)-reaktion vorläge, dann folgte: 9 4 Be +4 2 α 12 5 B +1 1 p Beobachtung: Es entstand als Reaktionsprodukt Kohlenstoff! 9 4 Be +4 2 α 12 6 C + X X =1 0? Weitere Beobachtungen aus der Reaktion: Es wird eine,,besonders durchdringende Strahlung emittiert. Diese Strahlung emittiert Protonen aus wasserstoffhaltigen Substanzen wie Paraffin (,,Beryllium-Strahlung )

15 Weitere Untersuchungen - erste Probleme Weitere Untersuchung von (α, p)-reaktionen an Li, B und Be 1930 Bothe und Becker: Untersuchung der Reaktion 9 Be α Wenn eine (α, p)-reaktion vorläge, dann folgte: 9 4 Be +4 2 α 12 5 B +1 1 p Beobachtung: Es entstand als Reaktionsprodukt Kohlenstoff! 9 4 Be +4 2 α 12 6 C + X X =1 0? Weitere Beobachtungen aus der Reaktion: Es wird eine,,besonders durchdringende Strahlung emittiert. Diese Strahlung emittiert Protonen aus wasserstoffhaltigen Substanzen wie Paraffin (,,Beryllium-Strahlung ) Interpretation: Compton-Streuung der,,beryllium-strahlung an Protonen des Paraffin.

16 Weitere Untersuchungen - erste Probleme Weitere Untersuchung von (α, p)-reaktionen an Li, B und Be 1930 Bothe und Becker: Untersuchung der Reaktion 9 Be α Wenn eine (α, p)-reaktion vorläge, dann folgte: 9 4 Be +4 2 α 12 5 B +1 1 p Beobachtung: Es entstand als Reaktionsprodukt Kohlenstoff! 9 4 Be +4 2 α 12 6 C + X X =1 0? Weitere Beobachtungen aus der Reaktion: Es wird eine,,besonders durchdringende Strahlung emittiert. Diese Strahlung emittiert Protonen aus wasserstoffhaltigen Substanzen wie Paraffin (,,Beryllium-Strahlung ) Interpretation: Compton-Streuung der,,beryllium-strahlung an Protonen des Paraffin.

17 Erste Vermutungen zum Neutron Probleme mit der Beryllium-Strahlung (γ-strahlung?) Hohes Durchdringungsvermögen durch Materie Wechselwirkung mit Atomkernen Curie: Beryllium-Strahlung erzeugt in Ionisationskammer kein Signal, erzeugt starken Anstieg von Signalen, wenn Paraffin in Kammer vorhanden ist. Schlussfolgerung (zunächst): Beryllium-Strahlung besteht aus schnellen, aber elektrisch neutralen Teilchen.

18 Erste Vermutungen zum Neutron Probleme mit der Beryllium-Strahlung (γ-strahlung?) Hohes Durchdringungsvermögen durch Materie Wechselwirkung mit Atomkernen Curie: Beryllium-Strahlung erzeugt in Ionisationskammer kein Signal, erzeugt starken Anstieg von Signalen, wenn Paraffin in Kammer vorhanden ist. Schlussfolgerung (zunächst): Beryllium-Strahlung besteht aus schnellen, aber elektrisch neutralen Teilchen. Vermutung von Rutherford (1920): Es gibt ein neutrales Teilchen als Baustein der Kernmaterie. Ein Teil der Protonen bindet je ein Elektron und liegt als,,neutron im Kern vor.

19 Erste Vermutungen zum Neutron Probleme mit der Beryllium-Strahlung (γ-strahlung?) Hohes Durchdringungsvermögen durch Materie Wechselwirkung mit Atomkernen Curie: Beryllium-Strahlung erzeugt in Ionisationskammer kein Signal, erzeugt starken Anstieg von Signalen, wenn Paraffin in Kammer vorhanden ist. Schlussfolgerung (zunächst): Beryllium-Strahlung besteht aus schnellen, aber elektrisch neutralen Teilchen. Vermutung von Rutherford (1920): Es gibt ein neutrales Teilchen als Baustein der Kernmaterie. Ein Teil der Protonen bindet je ein Elektron und liegt als,,neutron im Kern vor.

20 Eine problematische Hypothese Schwierigkeit: Wie können Elektronen elektromagnetisch im Kern gebunden sein? s. Rechnung Elektronen müssten weit über dem Kernpotential,,schweben. Abbildung: Potentielle Energie eines Protons im Abstand r von einem leichten Kern ( 3 He) und einem schweren Kern ( 238 U).

21 Eine problematische Hypothese Schwierigkeit: Wie können Elektronen elektromagnetisch im Kern gebunden sein? s. Rechnung Elektronen müssten weit über dem Kernpotential,,schweben. Abbildung: Potentielle Energie eines Protons im Abstand r von einem leichten Kern ( 3 He) und einem schweren Kern ( 238 U).

22 Die Entdeckung des Neutrons 1932 Chadwick: Untersuchung der Maximalenergie E r von Rückstoßatomen aus der Wechselwirkung mit der Beryllium-Strahlung. Abbildung: Nachweis der Beryllium-Strahlung durch Detektion der Rückstoßteilchen in einer Ionisationskammer.

23 Die Entdeckung des Neutrons 1932 Chadwick: Untersuchung der Maximalenergie E r von Rückstoßatomen aus der Wechselwirkung mit der Beryllium-Strahlung. Abbildung: Einbringen einer dicken Materieschicht außen vor der Ionisationskammer Starke Erhöhung der Zählrate Nachweis, dass es sich um Rückstoßatome handelt.

24 Die Entdeckung des Neutrons 1932 Chadwick: Untersuchung der Maximalenergie E r von Rückstoßatomen aus der Wechselwirkung mit der Beryllium-Strahlung. Abbildung: Einbringen einer zusätzlichen dünnen Aluminiumfolie zwischen Materieschicht und Ionisationskammer Energie der Rückstoßatome wird verringert. Qualitativ: Rückstoßprotonen.

25 Die Entdeckung des Neutrons 1932 Chadwick: Untersuchung der Maximalenergie E r von Rückstoßatomen aus der Wechselwirkung mit der Beryllium-Strahlung. Abbildung: Bestimmung der Maximalenergie der Rückstoßprotonen für verschiedene Gasfüllungen (Wasserstoff und Stickstoff) in der Ionisationskammer.

26 Auswertung des Chadwick-Experiments Maximale Rückstoßenergie für Stickstoff: E r = 1.6 MeV Maximale Rückstoßnergie für Wasserstoff: E r = 5.7 MeV Auswertung s. Rechnung Energiespektren der Rückstoßprotonen sind inkompatibel mit einer festen einlaufenden γ-energie.

27 Auswertung des Chadwick-Experiments Maximale Rückstoßenergie für Stickstoff: E r = 1.6 MeV Maximale Rückstoßnergie für Wasserstoff: E r = 5.7 MeV Auswertung s. Rechnung Energiespektren der Rückstoßprotonen sind inkompatibel mit einer festen einlaufenden γ-energie. Schlussfolgerung: Bei der Bestrahlung von Beryllium mit α-teilchen entstehen Teilchen neutraler Natur, mit einem Atomgewicht von etwa 1 ± 0.1 und mit einer maximalen Energie von 5.7MeV.

28 Auswertung des Chadwick-Experiments Maximale Rückstoßenergie für Stickstoff: E r = 1.6 MeV Maximale Rückstoßnergie für Wasserstoff: E r = 5.7 MeV Auswertung s. Rechnung Energiespektren der Rückstoßprotonen sind inkompatibel mit einer festen einlaufenden γ-energie. Schlussfolgerung: Bei der Bestrahlung von Beryllium mit α-teilchen entstehen Teilchen neutraler Natur, mit einem Atomgewicht von etwa 1 ± 0.1 und mit einer maximalen Energie von 5.7MeV.

29 Heutige Sichtweise 9 4Be α 12 6 C + X X = 1 0 n Es handelt sich um ein Neutron. Maximale Energie des Neutrons: 5.7 MeV Maximal übertragbare Energie bei zentralem Stoß: E E = 4 m n M (m n + M) 2

30 Heutige Sichtweise 9 4Be α 12 6 C + X X = 1 0 n Es handelt sich um ein Neutron. Maximale Energie des Neutrons: 5.7 MeV Maximal übertragbare Energie bei zentralem Stoß: E E = 4 m n M (m n + M) 2 Wasserstoff: M = 1 E E = 1 E r = 5.7 MeV

31 Heutige Sichtweise 9 4Be α 12 6 C + X X = 1 0 n Es handelt sich um ein Neutron. Maximale Energie des Neutrons: 5.7 MeV Maximal übertragbare Energie bei zentralem Stoß: E E = 4 m n M (m n + M) 2 Wasserstoff: M = 1 E E = 1 E r = 5.7 MeV Stickstoff: M = 14 E E = 1 4 E r 1.4 MeV

32 Heutige Sichtweise 9 4Be α 12 6 C + X X = 1 0 n Es handelt sich um ein Neutron. Maximale Energie des Neutrons: 5.7 MeV Maximal übertragbare Energie bei zentralem Stoß: E E = 4 m n M (m n + M) 2 Wasserstoff: M = 1 E E = 1 E r = 5.7 MeV Stickstoff: M = 14 E E = 1 4 E r 1.4 MeV

33 Schlussfolgerungen von Chadwick Experimenteller Befund von Chadwick: Es gibt ein neues Teilchen als Baustein der Kernmaterie: Das Teilchen ist elektrisch neutral. Das Teilchen hat etwa die gleiche Masse wie das Proton.

34 Schlussfolgerungen von Chadwick Experimenteller Befund von Chadwick: Es gibt ein neues Teilchen als Baustein der Kernmaterie: Das Teilchen ist elektrisch neutral. Das Teilchen hat etwa die gleiche Masse wie das Proton Heisenberg: Das Neutron ist kein gebundener (e p) Zustand, sondern ein Spin 1/2 Fermion als weiterer fundamentaler Baustein des Atomkerns.

35 Schlussfolgerungen von Chadwick Experimenteller Befund von Chadwick: Es gibt ein neues Teilchen als Baustein der Kernmaterie: Das Teilchen ist elektrisch neutral. Das Teilchen hat etwa die gleiche Masse wie das Proton Heisenberg: Das Neutron ist kein gebundener (e p) Zustand, sondern ein Spin 1/2 Fermion als weiterer fundamentaler Baustein des Atomkerns.

36 Wechselwirkung des Neutrons mit Materie Reichweite von Neutronen in Materie: s. Rechnung Neutronen können je nach Geschwindigkeit Reichweiten von einigen Zentimetern in Materie haben.

37 Wechselwirkung des Neutrons mit Materie Reichweite von Neutronen in Materie: s. Rechnung Neutronen können je nach Geschwindigkeit Reichweiten von einigen Zentimetern in Materie haben. Genauer Wert für Eisen: σ Absorption = 2.56 barn bei v = 2200 m/s (thermische Neutronen) Damit folgt λ = 4.7 cm.

38 Wechselwirkung des Neutrons mit Materie Reichweite von Neutronen in Materie: s. Rechnung Neutronen können je nach Geschwindigkeit Reichweiten von einigen Zentimetern in Materie haben. Genauer Wert für Eisen: σ Absorption = 2.56 barn bei v = 2200 m/s (thermische Neutronen) Damit folgt λ = 4.7 cm.

39 Die Masse des Neutrons - aus heutiger Sicht Masse des Neutrons (n): MeV Masse des Protons (p): MeV Masse des Deuterons (d=n+p): MeV Massendifferenz: 2.224MeV

40 Die Masse des Neutrons - aus heutiger Sicht Masse des Neutrons (n): MeV Masse des Protons (p): MeV Masse des Deuterons (d=n+p): MeV Massendifferenz: 2.224MeV Massendifferenz ist die freiwerdende Bindungsenergie des gebundenen Neutron-Proton-Zustandes (Deuteron).

41 Die Masse des Neutrons - aus heutiger Sicht Masse des Neutrons (n): MeV Masse des Protons (p): MeV Masse des Deuterons (d=n+p): MeV Massendifferenz: 2.224MeV Massendifferenz ist die freiwerdende Bindungsenergie des gebundenen Neutron-Proton-Zustandes (Deuteron).

42 Die Masse des Neutrons 1934 Chadwick und Goldhaber: Bestimmung der Masse des Neutrons aus der Reaktion: 2 1 D + h ν =1 1 H +1 0 n Photo-Dissoziation des Deuterons Bestrahlung von schwerem Wasserstoffgas in einer Ionisationskammer mit 2.62MeV aus Thorium-γ-Quelle 1.8MeV aus Radium-γ-Quelle und Messung der Energie der Zerfallsprotonen.

43 Die Masse des Neutrons 1934 Chadwick und Goldhaber: Bestimmung der Masse des Neutrons aus der Reaktion: 2 1 D + h ν =1 1 H +1 0 n Photo-Dissoziation des Deuterons Bestrahlung von schwerem Wasserstoffgas in einer Ionisationskammer mit 2.62MeV aus Thorium-γ-Quelle 1.8MeV aus Radium-γ-Quelle und Messung der Energie der Zerfallsprotonen. Ergebnis: Thorium : Hohe Zählrate, E p 0.25 MeV Radium : keine Zählrate über Untergrund

44 Die Masse des Neutrons 1934 Chadwick und Goldhaber: Bestimmung der Masse des Neutrons aus der Reaktion: 2 1 D + h ν =1 1 H +1 0 n Photo-Dissoziation des Deuterons Bestrahlung von schwerem Wasserstoffgas in einer Ionisationskammer mit 2.62MeV aus Thorium-γ-Quelle 1.8MeV aus Radium-γ-Quelle und Messung der Energie der Zerfallsprotonen. Ergebnis: Thorium : Hohe Zählrate, E p 0.25 MeV Radium : keine Zählrate über Untergrund Schlussfolgerung: 1.8MeV reichen zur Dissoziation von Deuterium nicht aus.

45 Die Masse des Neutrons 1934 Chadwick und Goldhaber: Bestimmung der Masse des Neutrons aus der Reaktion: 2 1 D + h ν =1 1 H +1 0 n Photo-Dissoziation des Deuterons Bestrahlung von schwerem Wasserstoffgas in einer Ionisationskammer mit 2.62MeV aus Thorium-γ-Quelle 1.8MeV aus Radium-γ-Quelle und Messung der Energie der Zerfallsprotonen. Ergebnis: Thorium : Hohe Zählrate, E p 0.25 MeV Radium : keine Zählrate über Untergrund Schlussfolgerung: 1.8MeV reichen zur Dissoziation von Deuterium nicht aus.

46 Auswertung des Experiments Gemessene Rückstossenergie des Protons: E p 0.25 MeV Aus Energie- und Impulserhaltung folgte die Bindungsenergie des Deuterons E Bdg. 2.1 MeV. Aus der Energiebilanz m n + m p = m d + E Bdg. c 2

47 Auswertung des Experiments Gemessene Rückstossenergie des Protons: E p 0.25 MeV Aus Energie- und Impulserhaltung folgte die Bindungsenergie des Deuterons E Bdg. 2.1 MeV. Aus der Energiebilanz folgt weiter: m n + m p = m d + E Bdg. c 2 m n = m d m p + E Bdg. c 2,

48 Auswertung des Experiments Gemessene Rückstossenergie des Protons: E p 0.25 MeV Aus Energie- und Impulserhaltung folgte die Bindungsenergie des Deuterons E Bdg. 2.1 MeV. Aus der Energiebilanz folgt weiter: m n + m p = m d + E Bdg. c 2 m n = m d m p + E Bdg. c 2, und für die Masse des Neutrons: m n = ( ± )u

49 Auswertung des Experiments Gemessene Rückstossenergie des Protons: E p 0.25 MeV Aus Energie- und Impulserhaltung folgte die Bindungsenergie des Deuterons E Bdg. 2.1 MeV. Aus der Energiebilanz folgt weiter: m n + m p = m d + E Bdg. c 2 m n = m d m p + E Bdg. c 2, und für die Masse des Neutrons: m n = ( ± )u Bemerkung: 1 u ist 1/12 der Masse des Kohlenstoff-Isotops 12 C (und damit der Kehrwert der Avogradozahl). 1 u SI = (83) kg

50 Auswertung des Experiments Gemessene Rückstossenergie des Protons: E p 0.25 MeV Aus Energie- und Impulserhaltung folgte die Bindungsenergie des Deuterons E Bdg. 2.1 MeV. Aus der Energiebilanz folgt weiter: m n + m p = m d + E Bdg. c 2 m n = m d m p + E Bdg. c 2, und für die Masse des Neutrons: m n = ( ± )u Bemerkung: 1 u ist 1/12 der Masse des Kohlenstoff-Isotops 12 C (und damit der Kehrwert der Avogradozahl). 1 u SI = (83) kg

51 Bestimmung der Masse des Neutrons mit hoher Präzision 1950: Mobly und Laubenstein: Präzise Messung der Einsatzschwelle der Dissoziation vom Deuteron durch Verwendung von Röntgen-Bremsstrahlung. Abbildung: Aufbau der Apparatur Scharf definierte Grenze E γ = e V, V= Beschleunigungsspannung. Röntgen-γ induzieren Dissoziation in D 2 O Target. Nachweis der Neutronen in Bortrifluorid-Zähler.

52 Bestimmung der Masse des Neutrons mit hoher Präzision 1950: Mobly und Laubenstein: Präzise Messung der Einsatzschwelle der Dissoziation vom Deuteron durch Verwendung von Röntgen-Bremsstrahlung. Abbildung: Aufbau der Apparatur Scharf definierte Grenze E γ = e V, V= Beschleunigungsspannung. Röntgen-γ induzieren Dissoziation in D 2 O Target. Nachweis der Neutronen in Bortrifluorid-Zähler.

53 Auswertung Abbildung: Neutronenausbeute als Funktion der Elektronenenergie. Resultat: Dissozation des Deuterons setzt ein bei 2.227(3)MeV.

54 Auswertung Abbildung: Neutronenausbeute als Funktion der Elektronenenergie. Resultat: Dissozation des Deuterons setzt ein bei 2.227(3)MeV. Neutronenmasse: m n = (3)u

55 Auswertung Abbildung: Neutronenausbeute als Funktion der Elektronenenergie. Resultat: Dissozation des Deuterons setzt ein bei 2.227(3)MeV. Neutronenmasse: m n = (3)u

56 Klassifizierung von Neutronen Klassifizierung von Neutronen bezüglich ihrer Energie und ihrer Geschwindigkeit: Klassifizierung Energie Geschwindigkeit Ultra cold neutrons 100 nev 5 m/s Very cold neutron µev 100 m/s Cold neutrons mev 400 m/s Thermal neutrons 10 mev 2200 m/s Fast neutrons 10keV... 20MeV > Wichtige Faustformel für Umrechnung m/s nev (nichtrelativistisch): E [nev] = 5.23 v 2 [m/s]

57 Klassifizierung von Neutronen Klassifizierung von Neutronen bezüglich ihrer Energie und ihrer Geschwindigkeit: Klassifizierung Energie Geschwindigkeit Ultra cold neutrons 100 nev 5 m/s Very cold neutron µev 100 m/s Cold neutrons mev 400 m/s Thermal neutrons 10 mev 2200 m/s Fast neutrons 10keV... 20MeV > Wichtige Faustformel für Umrechnung m/s nev (nichtrelativistisch): E [nev] = 5.23 v 2 [m/s] Kernspaltung: Emission von Spaltneutronen im MeV-Bereich.

58 Klassifizierung von Neutronen Klassifizierung von Neutronen bezüglich ihrer Energie und ihrer Geschwindigkeit: Klassifizierung Energie Geschwindigkeit Ultra cold neutrons 100 nev 5 m/s Very cold neutron µev 100 m/s Cold neutrons mev 400 m/s Thermal neutrons 10 mev 2200 m/s Fast neutrons 10keV... 20MeV > Wichtige Faustformel für Umrechnung m/s nev (nichtrelativistisch): E [nev] = 5.23 v 2 [m/s] Kernspaltung: Emission von Spaltneutronen im MeV-Bereich. Frage: Wie erzeugen wir,,kältere Neutronen? Moderation, Konversion Demnächst in dieser Vorlesung.

59 Klassifizierung von Neutronen Klassifizierung von Neutronen bezüglich ihrer Energie und ihrer Geschwindigkeit: Klassifizierung Energie Geschwindigkeit Ultra cold neutrons 100 nev 5 m/s Very cold neutron µev 100 m/s Cold neutrons mev 400 m/s Thermal neutrons 10 mev 2200 m/s Fast neutrons 10keV... 20MeV > Wichtige Faustformel für Umrechnung m/s nev (nichtrelativistisch): E [nev] = 5.23 v 2 [m/s] Kernspaltung: Emission von Spaltneutronen im MeV-Bereich. Frage: Wie erzeugen wir,,kältere Neutronen? Moderation, Konversion Demnächst in dieser Vorlesung.

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