Workshop: Selbstbau einer Nebelkammer Barbara Valeriani-Kaminski Universität Bonn Lehrerfortbildung Elementarteilchen - Physikzentrum Bad Honnef 23.-27. Juni 2014

Kosmische Teilchen wir haben drei Botenteilchen kennengelernt die einen besonders von Bedeutung, da sie leicht nachgewiesen werden können jedoch nicht direkt nachweisbar, reagieren mit Atmosphäre 20.10.12

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!

Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik Blau: Elektronen/Positronen Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen 1000 Teilchen pro m2 pro Sekunde! Kosmische Teilchen Quelle: Cassim uni Frankfurt Ausgedünnt um den faktor 10^(-6) 10^19eV Proton 20.10.12 Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik

Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik Blau: Elektronen/Positronen Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen 20.10.12 Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik

Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik Blau: Elektronen/Positronen Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen 20.10.12 Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik

Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik Blau: Elektronen/Positronen Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen 20.10.12 Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik

Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik Blau: Elektronen/Positronen Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen 20.10.12 Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik

Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik Blau: Elektronen/Positronen Cyan: Photonen Rot: Neutronen Orange: Protonen Grau: Mesonen Grün: Myonen 200 Myonen pro m2 pro Sekunde! 20.10.12 Martin Hawner | DPG Fortbildung Teilchenphysik

Victor Hess, 1912, Ballonexperiment

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

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

Expansionsnebelkammer

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

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

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

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).

Myonen: Schnelle (energiereiche) Myonen: dünne, gerade Nebelspur, die über die gesamte Beobachtungsfläche verläuft Myonen mit geringerer Energie: die Spur sieht der der a-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)

Die 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]

Die Entdeckung des Myons (1937) 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)

http://www.teilchenwelt.de/material/materialien-fuer-lehrkraefte/ selbstbau-einer-nebelkammer/

Möglichkeit die fertigen Nebelkammer-Sets auszuleihen Astroteilchen-Experimente