Es handelt sich um das Protokoll zum Versuch "Bestimmung der duchschnittlichen Lebensdauer von Myonen" aus dem fortgeschrittenen Praktikum für Physiker.
Im durchgeführten Experiment wurde mithilfe der Daten aus einer mehrtägigen Langzeitmessung die mittlere Lebensdauer von Myonen gemessen. Für die Messung wurden auf natürliche Weise, in der oberen Atmosphäre entstandene Myonen betrachtet. Die theoretischen Grundlagen zur Entstehung von Myonen und ihrem Verhalten werden im Theorie-Teil erläutert.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Theorie
- 1.1 Das Myon
- 1.2 Die Lebensdauer
- 1.3 Szintillatoren
- 1.4 Photomultiplier
- 2 Maximum-Likelihood-Methode [3]
- 2.1 ML-Schätzer für einer exponentialverteilten Grundgesamtheit
- 3 Aufbau
- 4 Durchführung und Auswertung
- 4.1 Einstellen des Arbeitspunktes
- 4.2 Überprüfen der Diskriminatoreinstellungen
- 5 Effizienz der Szintillatoren
- 6 Messung des Delay-Einflusses
- 7 Hauptmessung
- 8 Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Der Versuch zielt darauf ab, die Lebensdauer von Myonen aus der Höhenstrahlung mithilfe eines einfachen Aufbaus aus Szintillationszählern und Photomultipliern zu bestimmen. Dabei wird die experimentell ermittelte Lebensdauer mit theoretischen Werten verglichen.
- Myonen aus der Höhenstrahlung
- Lebensdauer von Myonen
- Szintillationszähler und Photomultiplier
- Maximum-Likelihood-Methode
- Zeitdilatation
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 1: Theorie
Dieses Kapitel führt in die Grundlagen der Myonenphysik ein, beschreibt ihre Entstehung, ihren Zerfall und ihre Lebensdauer. Darüber hinaus werden die Funktionsweise von Szintillatoren und Photomultipliern erläutert.
Kapitel 2: Maximum-Likelihood-Methode
Dieses Kapitel beschreibt die Maximum-Likelihood-Methode, die zur Bestimmung der Lebensdauer der Myonen aus den Messdaten verwendet wird.
Kapitel 3: Aufbau
Dieses Kapitel beschreibt den Versuchsaufbau, der zur Messung der Lebensdauer der Myonen verwendet wird.
Kapitel 4: Durchführung und Auswertung
Dieses Kapitel beschreibt die Durchführung und Auswertung der Messungen, die zur Bestimmung der Lebensdauer der Myonen notwendig sind.
Kapitel 5: Effizienz der Szintillatoren
Dieses Kapitel untersucht die Effizienz der Szintillatoren, die im Versuch verwendet werden.
Kapitel 6: Messung des Delay-Einflusses
Dieses Kapitel untersucht den Einfluss von Signalverzögerungen (Delays) auf die Messergebnisse.
Kapitel 7: Hauptmessung
Dieses Kapitel beschreibt die Hauptmessung der Lebensdauer der Myonen.
Schlüsselwörter
Myonen, Lebensdauer, Höhenstrahlung, Szintillationszähler, Photomultiplier, Maximum-Likelihood-Methode, Zeitdilatation, Zerfall, Teilchenphysik, Leptonen
Häufig gestellte Fragen
Was sind Myonen und wie entstehen sie?
Myonen sind instabile Elementarteilchen, die auf natürliche Weise durch die Wechselwirkung der kosmischen Strahlung in der oberen Erdatmosphäre entstehen.
Wie wurde die Lebensdauer der Myonen im Experiment gemessen?
Die Messung erfolgte mithilfe eines Aufbaus aus Szintillationszählern und Photomultipliern, die die Zerfallsereignisse der Myonen registrieren.
Welche statistische Methode wurde zur Auswertung genutzt?
Zur Bestimmung der mittleren Lebensdauer aus den Messdaten kam die Maximum-Likelihood-Methode für exponentialverteilte Grundgesamtheiten zum Einsatz.
Warum ist die Zeitdilatation für dieses Experiment relevant?
Die Zeitdilatation erklärt, warum Myonen trotz ihrer kurzen Lebensdauer die Erdoberfläche erreichen können, da ihre Zeit im bewegten System langsamer vergeht.
Was war das Ziel der mehrtägigen Langzeitmessung?
Ziel war es, eine ausreichende Datenmenge zu sammeln, um die durchschnittliche Lebensdauer der Myonen experimentell mit hoher Präzision zu bestimmen.
- Arbeit zitieren
- Marvin Kemper (Autor:in), Tim Spürkel (Autor:in), 2016, Bestimmung der durchschnittlichen Lebensdauer von Myonen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/344757
