Das Goldhaber-Experiment

Transkript

1 Sminarvortrag Schlüsslxprimnt dr Tilchnphysik Das Goldhabr-Exprimnt Sarah Him

2 Das Goldhabr Exprimnt Durchgführt: 1957 von M. Goldhabr, L. Grodzins und A.W. Sunyar Mit dm Zil: Bstimmung dr Hlizität von Nutrinos

3 Glidrung ds Vortrags 1. Stand dr Forschung Id (schmatisch) 3. Aufbau 4. Durchführung 5. Auswrtung 6. Ergbnis 7. hutig Sicht

4 1.1 Das Nutrino Eignschaftn: shr licht bis masslos nutral nur schwach wchslwirknd shr klinr WQ Entdckung: 1930 von Pauli postulirt 1956 von Rins und Cowan nachgwisn p n Invrsr Bta-Zrfall

5 1.2 Hlizität Quantnzahl Bzihung Spin-Impuls ins Tilchns H s s p p für masslos Tilchn indutig dfinirt H<0 linkshändig H>0 rchtshändig maximal Händigkit: H=1 bzw. H=-1 s p s p

6 1.3 Parität Paritätsopration: räumlich Spiglung polar Vktorn: x x p p axial Vktorn: L L

7 1.4 Paritätsrhaltung Thori um 1950: Parität in alln WW rhaltn 1956: L und Yang kin Evidnz für Paritätsrhaltung in schwachr WW Id für Nachwis dr Paritätsvrltzung Wu-Exprimnt

8 1.5 Das Wu-Exprimnt (1) Tst dr Vrltzung dr P-Invarianz bi schwachr WW 60 Co Ni 28 Tatsächlich: untrschidlich Zählratn kin P-Invarianz bi schwachr WW

9 1.5 Das Wu-Exprimnt (2) 60 Co Ni 28 J = 5 4 ½ ½ Nutrinos sind linkshändig!

10 2.1 Wu Goldhabr Wu: Quantitativ nicht xakt gnug Hlizität dr Nutrinos : H ~ -0.7 ± großr Fhlr Thori : H = -1 Goldhabr: Bstimmung dr Hlizität dr Nutrinos

11 2.2 Goldhabr-Exprimnt: Schma (1) ZIEL: Bstimmung dr Hlizität von Nutrinos 1. Produktion von Nutrinos - Elktronninfang von 152m Eu 152 m Eu 152 Sm 152 Sm

12 2.3 Spin-Gymnastik 152 m Eu 152 Sm 152 Sm 0 ½ 1 - ½ ½ 0 - ½ - 1 ½ 0-1 ½

13 2.4 Hlizitätn 152 m Eu 152 Sm 152 Sm 0 ½ 1 - ½ 1 - ½ 0 - ½ 1 ½ -1 ½ γ und v antiparalll: γ v v γ γ v v γ H(γ) = H(v)!!!

14 2.5 Aufgabnstllung für antiparalll v und γ gilt: γ Zirkularpolarisation = v-hlizität 1. dis γ hrausfiltrn 2. Zirkularpolarisation hrausfindn (= v-hlizität)

15 2.6 Hrausfiltrn 1. Hrausfiltrn von γ mit H(γ)=H(v) γ antiparalll zu v Rsonanzstruung

16 2.7 Zrfallsschma 152 Eu 152 m Eu 152 Sm 152 Sm

17 2.8. Rsonanz struung (1) p R p γ Sm* Sm E γ =961 E R,γ Sm 2 O 3 p γ =-p R p=e γ /c E R,γ =p 2 /(2m)=3.12 V

18 2.8. Rsonanz struung (2) 152 m Eu 152 Sm 152 Sm p v E v =950 E R,v p R Eu Sm* p v =-p R p=e v /c E R,v =p 2 /(2m)=3 V

19 2.8. Rsonanz struung (3) p v E v =950 E R,v p R Eu Sm* Sm* Sm p R p γ E v ~ E γ E γ =961 E R,γ E R,γ ~ E R,v Sm 2 O 3 p R,γ ~ p R,v

20 2.9. Compton Struung (1) 1. Rsonanzstruung filtrt γ mit H(v)=Zirkularpolarisation (γ) 2. Zirkularpolarisation(γ)? dσ/dω für Comptonstruung an magntisirtm F abhängig von Polarisation: dσ/dω ( ) > dσ/dω ( )

21 2.10. Compton Struung (2) dσ/dω ( ) > dσ/dω ( ) Compton-WQ dσ/dω= A + B A: Polarisations-unabhängig B: Polarisations-abhängig γ γ Fynmandiagramm Comptonstruung

22 2.11. Comptonstruung (3) dσ/dω ( ) > dσ/dω ( ) Bstimmung Polarisation dr γ H(γ) = H(v)

23 3. Aufbau

24 4. Durchführung (1) 152m Eu muss ständig rzugt wrdn Bstimmung von Untrgrund mit andrm Strukörpr Tst Magntschild mit 207 Bi

25 4. Durchführung (2) Umpolung Magntfld iiiall 3 min Mssung dr vizählrat als iiifunktion dr iiipolarisationsrichtung

26 5. Auswrtung Vorläufigs Ergbnis: N N N _ N + 0,017 0,003 N + = Counting rat with ffffffffmagntic fild up N - = Counting rat with ffffffffmagntic fild down

27 5. Intrprtation 1. Vorläufigs Ergbnis: δ=0.017 ± Thortisch Erwartung (100% Polarisation): δ= ± (± 0.003) H>0 : - H<0 : + γ-strahlung zu (68 ± 14)% polarisirt, H<0

28 5. Korrktur Unsichrhitn: Brit dr γ-lini Exakt Richtung dr γ-strahlung Thrmisch Bwgung (Eu, Sm 2 O 3 ) Polarisation im Idalfall 75% statt 100% Nutrino-Hlizität H=-1 stimmt mit dn Msswrtn übrin

29 6. Ergbnis Thus our rsult sms compatibl with spin 0 - for Eu 152m and 100 % ngativ hlicity of th nutrinos mmitd in orbital lctron captur (M.Goldhabr)

30 7. Hutig Sicht Nutrinos oszillirn Si habn in ndlich Mass Es müsst rchts- und linkshändig Nutrinos gbn Abr: Man fand bishr nur linkshändig Nutrinos Möglich Erklärung: W-Bosonn koppln nur an linkshändig Nutrinos & Schwach WW als inzigr Nutrinonachwis

31 Zusammnfassung Goldhabr-Exprimnt Zil: Hlizität Nutrinos Ergbnis: H(v)=-1

32 Viln Dank! Qullnvrzichnis ( ) : http//: www-ik.fzk.d/~drxlin/vorlsung2.pdf Hlicity of Nutrinos, Goldhabr, Grodzins, Sunyar - Phys.Rv. 1957