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Workshop: Selbstbau einer Nebelkammer Barbara Valeriani-Kaminski Universität Bonn Lehrerfortbildung Elementarteilchen - Physikzentrum Bad Honnef 23.-27.

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1 Workshop: Selbstbau einer Nebelkammer Barbara Valeriani-Kaminski Universität Bonn Lehrerfortbildung Elementarteilchen - Physikzentrum Bad Honnef Juni 2014

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3 Kosmische Teilchen

4 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!

5 Kosmische Teilchen Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik 5 Blau: Elektronen/Positronen Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen 1000 Teilchen pro m 2 pro Sekunde!

6 Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik 6 Blau: Elektronen/Positronen Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen

7 Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik 7 Blau: Elektronen/Positronen Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen

8 Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik 8 Blau: Elektronen/Positronen Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen

9 Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik 9 Blau: Elektronen/Positronen Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen

10 Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik 10 Blau: Elektronen/Positronen Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen 200 Myonen pro m 2 pro Sekunde!

11 Victor Hess, 1912, Ballonexperiment

12 Ionisation wird in steigender Höhe wieder viel stärker!  Ionisation durch Strahlung aus dem All!

13 1911: Erste Expansionsnebelkammer Charles Thomson Rees Wilson (Nobelpreis 1927) Erste Fotos von Elektronen und  -Teilchen

14 Expansionsnebelkammer

15 Je nach Art der eingetretenen Teilchen variiert das Aussehen der entstandenen Nebelspur!

16 Die Nebelkammer Starke Temperaturgefälle zwischen oberem und unterem Bereich der Nebelkammer Der Alkoholdampf sinkt zum Boden hin (Übersättigungsgebiet) Am Boden kondensiert der Alkohol und kann über eine Rinne abgeführt werden Ionen als Kondensationskerne

17  -Teilchen: Kurze und dicke Nebelspuren Protonen: Die Nebelspuren sind denen der  -Teilchen ähnlich, allerdings länger und dünner.

18 Elektronen/ Positronen: Schnelle (energiereiche) Elektronen oder Positronen: dünne, gerade Nebelspur, die über die gesamte Beobachtungsfläche verläuft Elektronen (Positronen) mit geringerer Energie: wesentlich kürzere Nebelspuren mit gekrümmtem oder geknicktem Verlauf (Streuung an den Atomkernen) Elektronen (Positronen) mit sehr niedriger Energie: sehr kurze und verschlungene Bahnen (Vielfachstreuung an den Atomhüllen des übersättigten Alkoholdampfes).

19 Myonen: Schnelle (energiereiche) Myonen: dünne, gerade Nebelspur, die über die gesamte Beobachtungsfläche verläuft Myonen mit geringerer Energie: die Spur sieht der der  -Teilchen ähnlich Zerfall eines Myons in ein Elektron und zwei Neutrinos: - Neutrinos können in der Nebelkammer nicht beobachtet werden - das Elektron bewegt sich in eine andere Richtung als das Myon (Knick in der Nebelspur)

20 Die Entdeckung des Positrons 1932: Entdeckung des Positrons Die Masse des Teilchens messbar durch: Tröpfchendichte Krümmung der Spur in einem Magnetfeld Carl. D. Anderson Erster Nachweis des Positrons [Phys.Rev.43 S.419]

21 200 mal schwerer als ein Elektron aber leichter als das Proton “Mesotron” (griechisch f. “in der Mitte liegend”) Die Entdeckung passte zunächst zu keiner theoretischen Vorhersage! erst 1947 wird es als das Myon (μ) identifiziert Das Myon ist ein “schweres Elektron” Isidor Isaac Rabi (Nobelpreis 1944) Die Entdeckung des Myons (1937)

22 selbstbau-einer-nebelkammer/

23 Möglichkeit die fertigen Nebelkammer- Sets auszuleihen Astroteilchen-Experimente


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