Workshop:Selbstbau einer

Nebelkammer

Barbara Valeriani-KaminskiUniversität Bonn

Lehrerfortbildung Elementarteilchen - Physikzentrum Bad Honnef 23.-27. Juni 2014

Kosmische Teilchen

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!

Victor Hess, 1912, Ballonexperiment

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

1911: Erste Expansionsnebelkammer

Charles Thomson Rees Wilson(Nobelpreis 1927)

Erste Fotos von Elektronen

und a-Teilchen

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:• Kurze und dicke Nebelspuren

Protonen:• 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

1932: Entdeckung des PositronsDie Masse des Teilchens messbar durch:• Tröpfchendichte• Krümmung der Spur in einem Magnetfeld

Carl. D. Anderson

Erster Nachweis des Positrons [Phys.Rev.43 S.419]

• 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)

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

Möglichkeit die fertigen Nebelkammer-Sets auszuleihen

Astroteilchen-Experimente