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Zerfallskurven kosmischer Myonen
Die die Form der Zerfallskurve von Myonen hängt von ihrer mittleren Lebensdauer ab. Aufgrund der Zeitdilation ist die mittlere Lebensdauer schnell bewegter Myonen (0,995c) länger als die ruhender Myonen. Im historischen Experiment von Frisch und Smith wurde die Zerfallsstatistik ruhender und schnell bewegter Myonen verglichen. Die Daten aus diesem Experiment lassen sich hier auswerten und mit der Theorie vergleichen.
Hinweise und Anregungen
- Für die zweite Messung der Myonenrate auf Meeresspiegelniveau gibt es nur einen Messwert: Nach einer Flugzeit von 6.3 µs der mit 0.995c bewegten Myonen wurde eine mittlere Rate von 412 Zerfällen pro Stunde gemessen. Die klassische Erwartung lag bei 27 Zerfällen pro Stunde.
- Die mittlere Lebensdauer lässt sich zum Vergleich auch mit dem → LiDO-Experiment bestimmen.
Trage die Messwerte aus der Zerfallsstatistik in die Tabelle ein und passe die Parameter der Zerfallskurven an.
β ist das Verhältnis der Myonengeschwindigkeit v zur Lichtgeschwindigkeit c: β = v/c.
'tau' bezeichnet die mittlere Lebensdauer der Myonen.
Für schnell bewegte Myonen wird die Lebensdauer um den Faktor $\sqrt{1-\left ( \frac{v}{c} \right )^{2}}$ gedehnt.
Der Term '568*exp(-x/(tau/sqrt(1-β^2)))' stellt die relativistische, um den Zeitdilatationsfaktor korrigierte, Zerfallskurve dar.
Autor: jki letzte Änderung: 19.03.2025 07:25 | Freie Universität Berlin | AG Didaktik der Physik BY-NC 4.0