Post on 15-Jan-2016
description
Eine SimulationEine Simulationder Pulshöhenverteilungder Pulshöhenverteilung
von Myonenvon Myonen
Ein didaktisches Element der Ein didaktisches Element der Myon-LebensdauermessungMyon-Lebensdauermessung
im F-Praktikumim F-Praktikum
16.10.2002, E.Kneringer
Messung der Messung der Myon-LebensdauerMyon-Lebensdauer
Ein Ein Hochenergiephysik-Hochenergiephysik-
experiment für dasexperiment für das
F-PraktikumF-Praktikum
[von R .Bischof][von R .Bischof]
Der DetektorDer Detektor
Das SignalDas Signal
ursprüngliches Signal
normiertes Signal(nach Diskriminator)
oberer Detektoroberer Detektor
Pulshöhe
Die PulshöhenverteilungDie Pulshöhenverteilungaller geladenen Teilchenaller geladenen Teilchen
10 20 30 400
50
100
150
200
250
300
Zeit [µs]
cou
nts
/ 0
.4 m
V
Pulshöhe [mV]
0 1 2 3
unterer Detektorunterer Detektor
Die PulshöhenverteilungDie Pulshöhenverteilung
Wie kommt diese Verteilung zustande?
Warum ein Maximum?
Wo sind die gestoppten Myonen?
1000 Einträge
(1) man nehme ein Myon(1) man nehme ein Myon– mit einem bestimmten Impulsmit einem bestimmten Impuls– entsprechend einer Impulsverteilungentsprechend einer Impulsverteilung
Die SimulationDie Simulation
0 2 4 6 8 10
Myo
nenf
luß
p [GeV/c]
0.1 1 10 100 1000
Die ImpulsverteilungDie Impulsverteilung
Die ImpulsverteilungDie Impulsverteilung
~ 1/x
(1) man nehme ein Myon(1) man nehme ein Myon– mit einem bestimmten Impulsmit einem bestimmten Impuls– entsprechend einer Impulsverteilungentsprechend einer Impulsverteilung
(2) und schicke es durch ein (2) und schicke es durch ein MaterialMaterial– wo es entsprechend der Bethe-Bloch wo es entsprechend der Bethe-Bloch
Formel Energie verliert (iterativ)Formel Energie verliert (iterativ)
Die SimulationDie Simulation
0,01 0,1 1 100,1
1
10
100
1000
10000
Rei
chw
eite
[cm
]
p [GeV/c]
1
10
Ene
rgie
verl
ust
dE/d
x [M
eV/c
m]
Bethe-Bloch u. ReichweiteBethe-Bloch u. Reichweite
Der DetektorDer Detektor
(1) man nehme ein Myon(1) man nehme ein Myon– mit einem bestimmten Impulsmit einem bestimmten Impuls– entsprechend einer Impulsverteilungentsprechend einer Impulsverteilung
(2) und schicke es durch ein (2) und schicke es durch ein MaterialMaterial– wo es entsprechend der Bethe-Bloch wo es entsprechend der Bethe-Bloch
Formel Energie verliert (iterativ)Formel Energie verliert (iterativ) Annahme:Annahme:das Signal des Photomultipliers sei das Signal des Photomultipliers sei proportional der deponierten proportional der deponierten EnergieEnergie
Die SimulationDie Simulation
ErgebnisErgebnis
0 2 4 6 8 10
Myo
nenf
luß
p [GeV/c]
0.1 1 10 100 1000
TO DOTO DO
Simulation:Simulation:– nicht nur vertikaler Einfall, sondern Einfall nicht nur vertikaler Einfall, sondern Einfall
entsprechend einer Winkelverteilungentsprechend einer Winkelverteilung Experiment:Experiment:
– Messung der Pulshöhenverteilung für Messung der Pulshöhenverteilung für Zerfallsmyonen:Zerfallsmyonen:• Wäre einfach, falls man mit dem Diskriminator Wäre einfach, falls man mit dem Diskriminator
ein Pulshöhenintervall auswählen könnteein Pulshöhenintervall auswählen könnte
MessungMessung der Pulshöhenverteilung der Pulshöhenverteilungmit Hilfe von Lebensdauermessungenmit Hilfe von Lebensdauermessungen
0 10 20 30 40 500
500
1000
1500
2000
Meßzeit 10 h
coun
ts /
1 µ
sec
t [µsec]
Pulshöhe > 180 mV
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0
50
100
150
200
= 2.25 +/- 0.091 µs
coun
ts /
bin
t [µs]
Bestimme die Anzahl der MyonenBestimme die Anzahl der Myonen
...Fj : Pulshöhe > 180 mVFj+1 : Pulshöhe > 200 mV...
Fj
NNjj = F = Fjj – F – Fj+1j+1