Neutrinoexperimente - Versionsgeschichte

Schubotz: /* Rückstoßexperimente */

2011-08-28T16:13:53Z

Rückstoßexperimente

← Nächstältere Version		Version vom 28. August 2011, 18:13 Uhr
Zeile 6:		Zeile 6:
	== Rückstoßexperimente==		== Rückstoßexperimente==
	Am besten {{FB\|Elektroneneinfang}} wegen {{FB\|2-Körperproblem}}, gut geeignet z.B.		Am besten {{FB\|Elektroneneinfang}} wegen {{FB\|2-Körperproblem}}, gut geeignet z.B.
	:<math>e^- + {}^{37}\text{Ar}\underset{\to~~}{35d~~} {}^{37}Cl + \nu</math> (freies Edelgasatom in einer Gaszelle) mit ~~35d~~ <math>E_\nu = 810keV</math>		:<math>e^- + {}^{37}\text{Ar}\underset{35d}{\to} {}^{37}Cl + \nu</math> (freies Edelgasatom in einer Gaszelle) mit <math>E_\nu = 810keV</math>

	Rückstoßenergie durch Flugzeitmessung: Rückstoßgeschwindigkeit v:		Rückstoßenergie durch Flugzeitmessung: Rückstoßgeschwindigkeit v:

Schubotz: /* Ergänzende Infromationen */

2011-08-28T16:09:17Z

Ergänzende Infromationen

← Nächstältere Version		Version vom 28. August 2011, 18:09 Uhr
Zeile 97:		Zeile 97:


	[http://www.physik.rwth-aachen.de/~stahl/Seminar/Kaufmann.pdf Seminarvortrag Experimenteller Neutrinonachweis und Helizität]		===[http://www.physik.rwth-aachen.de/~stahl/Seminar/Kaufmann.pdf Seminarvortrag Experimenteller Neutrinonachweis und Helizität]===
			*oben beschriebenes Experiment ist 3. Versuch (Savannah River Experiment)
			*1. Idee Atombombe
			*2. Idee Hanford-> zu großes Rauschen (kosmische Strahlung)
			*Cd = Cadmium

Schubotz: /* Ergänzende Infromationen */

2011-08-28T16:03:54Z

Ergänzende Infromationen

← Nächstältere Version		Version vom 28. August 2011, 18:03 Uhr
Zeile 95:		Zeile 95:
	==Ergänzende Infromationen==		==Ergänzende Infromationen==
	(gehört nicht zum Skript)		(gehört nicht zum Skript)


			[http://www.physik.rwth-aachen.de/~stahl/Seminar/Kaufmann.pdf Seminarvortrag Experimenteller Neutrinonachweis und Helizität]


	===Prüfungsfragen (Prof. Kanngießer)===		===Prüfungsfragen (Prof. Kanngießer)===

Schubotz: /* Rückstoßexperimente */

2011-08-28T14:43:28Z

Rückstoßexperimente

← Nächstältere Version		Version vom 28. August 2011, 16:43 Uhr
Zeile 10:		Zeile 10:
	Rückstoßenergie durch Flugzeitmessung: Rückstoßgeschwindigkeit v:		Rückstoßenergie durch Flugzeitmessung: Rückstoßgeschwindigkeit v:
	<math>Mv = P_\nu = E_\nu/c, v/c = E_\nu/Mc^2= 8,1\times10^5 eV/37\times10^9 eV \approx 2\times10^{-5}\to v = 6\times10^5 cm/s</math>		<math>Mv = P_\nu = E_\nu/c, v/c = E_\nu/Mc^2= 8,1\times10^5 eV/37\times10^9 eV \approx 2\times10^{-5}\to v = 6\times10^5 cm/s</math>
	Exp. von ~~Rodebach~~ und Allen <ref>[Phys. Rev. ]j, 446 (1952)]</ref> durch Koinzidenz
			Exp. von Rodeback und Allen <ref>Phys. Rev. 86, 446 (1952) [http://prola.aps.org/abstract/PR/v86/i4/p446_1 Neutrino Recoils Following the Capture of Orbital Electrons in A<sup>37</sup>]</ref> durch Koinzidenz
	von dem schnellen {{FB\|Augerelektronen}}signal (Startsignal) und		von dem schnellen {{FB\|Augerelektronen}}signal (Startsignal) und
	dem (verzögerten) Ionensignal (<math>^{37}Cl^+</math>), das bei einer Wegstrecke von		dem (verzögerten) Ionensignal (<math>^{37}Cl^+</math>), das bei einer Wegstrecke von

Schubotz: /* Sonne \triangleq Neutrinoquelle */

2011-08-27T16:10:33Z

Sonne \triangleq Neutrinoquelle

← Nächstältere Version		Version vom 27. August 2011, 18:10 Uhr
Zeile 71:		Zeile 71:


	Reaktionswahrscheinlichkeit \sigma Nl \approx 10^{-47}m^2 10^{29}m^{-3}2m\approx 10^{-18}		Reaktionswahrscheinlichkeit <math>\sigma Nl \approx 10^{-47}m^2 10^{29}m^{-3}2m\approx 10^{-18}</math>

	Zählrate/s <math>\approx 10^{16}s^{-1} 10^{-18} \approx 10^{-2}s^{-1}</math>		Zählrate/s <math>\approx 10^{16}s^{-1} 10^{-18} \approx 10^{-2}s^{-1}</math>

Schubotz: /* Einzelnachweise */

2011-08-17T12:47:51Z

Einzelnachweise

← Nächstältere Version		Version vom 17. August 2011, 14:47 Uhr
Zeile 92:		Zeile 92:
	==Einzelnachweise==		==Einzelnachweise==
	<references/>		<references/>
			==Ergänzende Infromationen==
			(gehört nicht zum Skript)

			===Prüfungsfragen (Prof. Kanngießer)===
			* Neutrinoexperimente (habe alle relevanten Experimente aus dem Mayer-Kuckuk aufgezählt)
			* Experiment von Reines und Cowan näher erklären (Reaktionen aufmalen,
			**Warum Zeitdifferenz? ->Abbremszeit der Neutronen;
			**Warum NaJ als 'Y-Detektor? -> wegen benötigter Detektorgröße
			* Neutrinos: Was ist das wozu braucht man die (beim ß Zerfall)? Problem Energie + Impulserhal tung + Spin -> Erklärung es ex. ungeladenes Fermion
			** Nachweis?
			*** Direkt: Ar->CI Rückstoß messen (Mit Skizze + ausführlicher Erklärung)Indirekt: induzierter Protonzerfall , e+e-Annihilalion; Koinzidenz verzögert CdNeutronnachweis
			** Was misst man jeweils Neutrino/Antineutrino; Wo bekommt man sie her?--> Sonne/Kernreaktor
			**warum? -> Neutronenüberschuß der Spaltprodukte

Schubotz am 3. Juni 2011 um 11:54 Uhr

2011-06-03T11:54:07Z

← Nächstältere Version		Version vom 3. Juni 2011, 13:54 Uhr
Zeile 80:		Zeile 80:
	----		----
	*0,41 ± 0,20/min		*0,41 ± 0,20/min
	<math>\nu \neq \bar \nu</math>-Experiment <ref>Davis et al., Phys. Rev. 97, 766 (1955)</ref		<math>\nu \neq \bar \nu</math>-Experiment <ref>Davis et al., Phys. Rev. 97, 766 (1955)</ref>

	Prinzip<math> \begin{align}		Prinzip<math> \begin{align}
Zeile 88:		Zeile 88:
	\end{align}</math>		\end{align}</math>

	4000 1 CC1<sub>4</sub> wurden 30-70 Tage mit Reaktor-<math>\bar\nu</math> bestrahlt und etwa gebildetes <math>^{37}</math>Ar durch Aktivitätsmessung gezählt -> <u>Negatives</u> Ergebnis		4000 1 CC1<sub>4</sub> wurden 30-70 Tage mit Reaktor-<math>\bar\nu</math> bestrahlt und etwa gebildetes <math>^{37}</math>Ar durch Aktivitätsmessung gezählt --> <u>Negatives</u> Ergebnis

	==Einzelnachweise==		==Einzelnachweise==
	<references/>		<references/>

Schubotz am 3. Juni 2011 um 11:52 Uhr

2011-06-03T11:52:45Z

← Nächstältere Version		Version vom 3. Juni 2011, 13:52 Uhr
Zeile 91:		Zeile 91:

	==Einzelnachweise==		==Einzelnachweise==
	<references />		<references/>

Schubotz: /* Sonne \triangleq Neutrinoquelle */

2011-06-03T11:52:18Z

Sonne \triangleq Neutrinoquelle

← Nächstältere Version		Version vom 3. Juni 2011, 13:52 Uhr
Zeile 46:		Zeile 46:
	=== Sonne <math>\triangleq </math> Neutrinoquelle ===		=== Sonne <math>\triangleq </math> Neutrinoquelle ===
	Da bei der {{FB\|Fusion}} aus H --> He entsteht, müssen dabei ebenso {{FB\|Neutrino}}s entstehen.		Da bei der {{FB\|Fusion}} aus H --> He entsteht, müssen dabei ebenso {{FB\|Neutrino}}s entstehen.
	Fusion: <math>2e^- + 4p \underset~~{\to}~~{\text{CN-Zyklus}}He^4 + 2\nu + \text{ca. 20 MeV}</math>, d.h. pro 10 MeV		Fusion: <math>2e^- + 4p \underset{\text{CN-Zyklus}}{\to}He^4 + 2\nu + \text{ca. 20 MeV}</math>, d.h. pro 10 MeV
	Fusionsenergie entsteht ca. 1 <math>\nu</math>.		Fusionsenergie entsteht ca. 1 <math>\nu</math>.

	Damit Neutrinofluß auf der Erde aus Solarkonstante umgerechnet:		Damit Neutrinofluß auf der Erde aus Solarkonstante umgerechnet:
	S = 1,4 kW/m² 1<math>\nu\approx</math> 10 MeV = 1,6 10<sup>-12<sup> Ws		S = 1,4 kW/m² 1<math>\nu\approx</math> 10 MeV = 1,6 10<sup>-12</sup> Ws

	:<math>N(V) = 1,~~4ol0~~		:<math>N(\nu) = \frac{1,4 \times 10^3 Wm^{-2}}{1,6 \times 10^{12} Ws/nu} = 8\times10^{14}\nu/m^2s</math>
	3
	Wm-
	~~Z = 8.1014v/mZs~~
	1,6.10~~-1Zws~~/v</math>
	~~Erstes Experiment von Reines und Cowan <ref>Phys. Rev. 92, 830 (53)</ref>~~
	~~mit Reaktorantineutrinos. (Los Alamos)~~
	~~Das Meßprinzip beruht darauf, daß bei einer möglichen Reaktion v+p~~
	~~-+ n + e+ die beiden Vernichtungsquanten aus der Positronzerstrahlung~~
	~~e+ + e- -+ 2 ~ (E~ = 0,5 MeV) und nach einer bestimmten Abbrems~~
	~~zeit durch Neutroneneinfang von 113Cd mehrere ~ aus dem Kaskadenzerfall~~
	~~des hochangeregten 114Cd (E ~ 9 MeV) in Mehrfachkoinzidenz~~
	~~gemessen werden.~~
	~~[[Datei:14.2.messung.reaktorneutrinos.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3]]~~

	~~[[Datei:14.3.reaktorneutrinos.prinzip.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3]]~~

	~~Grobe Abschätzung der Zählrate:Bedeutung~~ von u:		Erstes Experiment von Reines und Cowan <ref>Phys. Rev. 92, 830 (53)</ref> mit Reaktorantineutrinos. (Los Alamos)
	~~10 Gl~~ ) ~~I = I e-UNI~~
	~~0 N Kerne~~/~~cm-3~~		Das Meßprinzip beruht darauf, daß bei einer möglichen Reaktion <math>\bar \nu+p \to n + e^+</math> die beiden Vernichtungsquanten aus der Positronzerstrahlung <math>e^+ + e^- \to 2 \gamma</math> (<math>E_\gamma = 0,5 MeV</math>) und nach einer bestimmten Abbremszeit durch Neutroneneinfang von <math>{}^{113}Cd</math> mehrere <math>\gamma</math> aus dem Kaskadenzerfall
	1		des hochangeregten <math>{}^{114}Cd</math> (<math>E \approx 9 MeV</math>) in Mehrfachkoinzidenz gemessen werden.
	~~Festkörper z.B~~. ~~Wasser N~~(~~H20~~) ~~"" 3010 22 Mo 1~~ e ~~ku" l~~ e / ~~cm 3~~		[[Datei:14.2.messung.reaktorneutrinos.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3\|Experiment Neutrinomessung (Reines und Cowan)]]
	~~uNI~~ = ~~Wahrscheinlichkeit für eine Reaktion~~
	~~Eo ""~~ E~		[[Datei:14.3.reaktorneutrinos.prinzip.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3\|Schema Neutrinomessung]]
	1/
	z.B. ~~N "" 1023 Kerne/cm3, Targetlänge 1~~ = ~~gesamte Erde~~ = ~~1,2 010~~		Grobe Abschätzung der Zählrate:
	9
	cm		<math>\sigma</math> (Reaktor-<math>\bar \nu</math>) <math>\approx 10^{-47}m^2</math>, Reaktor <math>L \approx 10 MW ~ 2\times10^{18}\bar \nu/s</math>
	~~~ u NI "" 10-44 cm201023 cm- 30 1,2 0109 cm~~		Fluß in ca. 1 m Abstand <math>\theta \approx 10^{17}\bar \nu/m^2s</math>,
	~~"" 10-12~~		Targetfläche F = 7,6 cm • 150 cm <math>\approx</math> 0,1 m², d. h. ca. <math>10^{16}\bar \nu/s</math> durch
	a (Reaktor-v) "" 10-~~47mZ~~, Reaktor L "" 10 MW ~ 2~~.1018v~~/s
	Fluß in ca. 1 m Abstand ~~e "" 1017v~~/~~m2.s~~,
	Targetfläche F = 7,6 cm • 150 cm"" 0,1 mZ, d. h. ca. ~~1016v~~/s durch
	Target von ca. 2 m Länge.		Target von ca. 2 m Länge.
	Reaktionswahrscheinlichkeit ~~aNl ""~~ 10-~~47m2.10Z9m~~-3.2m
	"" 10-18
	Zählrate/s ~~"" 1016s~~-1.10-18 ~ 10-Zs-1		Reaktionswahrscheinlichkeit \sigma Nl \approx 10^{-47}m^2 10^{29}m^{-3}2m\approx 10^{-18}

			Zählrate/s <math>\approx 10^{16}s^{-1} 10^{-18} \approx 10^{-2}s^{-1}</math>
	Großer Untergrund durch Reaktor und kosmische Strahlung. Erste Ergebnisse		Großer Untergrund durch Reaktor und kosmische Strahlung. Erste Ergebnisse
	in Zählrate/min: 2,55 ± 0,15 Reaktor an		in Zählrate/min:
	2,14 ± 0,13 Reaktor aus		*2,55 ± 0,15 Reaktor an
	0,41 ± 0,20/min		*2,14 ± 0,13 Reaktor aus
	~~v ~ 'v"~~- Experiment <ref>Davis et al., Phys. Rev. 97, 766 (1955)</ref>		----
	~~Prinzip~~ e- + ~~37Ar ---) 37Cl~~ + v		*0,41 ± 0,20/min
	f~		<math>\nu \neq \bar \nu</math>-Experiment <ref>Davis et al., Phys. Rev. 97, 766 (1955)</ref
	~~37Cl~~ + ~~'v"~~
	~~~'Reaktor~~		Prinzip<math> \begin{align}
	4000 1 ~~CC14~~ wurden 30-70 Tage mit Reaktor-v bestrahlt und etwa gebildetes		e^- + {}^{37}\text{Ar} & \to {}^{37}\text{Cl} + \nu\\
	~~37Ar~~ durch Aktivitätsmessung gezählt -+ Negatives Ergebnis.		& \leftarrow \\
			& \nleftarrow {}^{37}\text{Cl} + \underbrace{\bar \nu}_{\text{Reaktor}}
			\end{align}</math>

			4000 1 CC1<sub>4</sub> wurden 30-70 Tage mit Reaktor-<math>\bar\nu</math> bestrahlt und etwa gebildetes <math>^{37}</math>Ar durch Aktivitätsmessung gezählt -> <u>Negatives</u> Ergebnis

	==Einzelnachweise==		==Einzelnachweise==
	<references />		<references />

Schubotz: /* Starke Neutrinoguellen */

2011-06-03T10:42:47Z

Starke Neutrinoguellen

← Nächstältere Version		Version vom 3. Juni 2011, 12:42 Uhr
Zeile 38:		Zeile 38:
	==Starke Neutrinoguellen==		==Starke Neutrinoguellen==
	=== Reaktor <math>\triangleq </math> Antineutrino-Quelle===		=== Reaktor <math>\triangleq </math> Antineutrino-Quelle===
	Spaltprodukte wegen Neutronenüberschuß ß--Strahler, die ~~Antineutrinos~~		Spaltprodukte wegen {{FB\|Neutronenüberschuß}} <math>\beta^-</math>-Strahler, die {{FB\|Antineutrino}}s emittieren.
	emittieren.
	Pro Spaltung ca.6~~'v"~~, daraus 'v"- Produktion aus Reaktorleistung berechenbar:		Pro Spaltung ca.<math>6\bar \nu</math>, daraus '<math>\bar \nu</math>-Produktion aus Reaktorleistung berechenbar:
	Pro Spaltung
	~~Leistung L =~~		Pro Spaltung wird ca. 200 MeV= 3,2 10<sup>-17</sup> MWs frei, d. h. bei Leistung <math>L =1 MW \to N(\bar\nu) = \frac{6\bar \nu1MW}{3,2\times 10^{-17}}\approx 2\times 10^{17}\bar \nu /s</math>
	wird ca. 200 MeV",= 3,2.10-17 MWs frei, d. h. bei
	1 MW -+ N(~~'v"~~) = ~~6v.1MW "" 2·10 17 'v" /s~~
	3,2.10-~~17MWS~~
	=== Sonne <math>\triangleq </math> Neutrinoquelle ===		=== Sonne <math>\triangleq </math> Neutrinoquelle ===
	Da bei der Fusion aus H -+ He entsteht, müssen dabei ebenso ~~Neutrinos~~		Da bei der {{FB\|Fusion}} aus H --> He entsteht, müssen dabei ebenso {{FB\|Neutrino}}s entstehen.
	entstehen.		Fusion: <math>2e^- + 4p \underset{\to}{\text{CN-Zyklus}}He^4 + 2\nu + \text{ca. 20 MeV}</math>, d.h. pro 10 MeV
	Fusion: 2e- + 4p CN-~~ZyklUS;>He4~~ + 2v + ca. 20 MeV, d.h. pro 10 MeV		Fusionsenergie entsteht ca. 1 <math>\nu</math>.
	Fusionsenergie entsteht ca. 1 v.
	Damit Neutrinofluß auf der Erde aus Solarkonstante umgerechnet:		Damit Neutrinofluß auf der Erde aus Solarkonstante umgerechnet:
	S = 1,4 kW/~~mZ 1v ""~~ 10 MeV = 1,6 .10-1Z Ws		S = 1,4 kW/m² 1<math>\nu\approx</math> 10 MeV = 1,6 10<sup>-12<sup> Ws
	N(V) = 1,4ol0
			:<math>N(V) = 1,4ol0
	3		3
	Wm-		Wm-
	Z = 8.1014v/mZs		Z = 8.1014v/mZs
	1,6.10-1Zws/v		1,6.10-1Zws/v</math>
	Erstes Experiment von Reines und Cowan [Phys. Rev. 92, 830 (53)]		Erstes Experiment von Reines und Cowan <ref>Phys. Rev. 92, 830 (53)</ref>
	mit Reaktorantineutrinos. (Los Alamos)		mit Reaktorantineutrinos. (Los Alamos)
	Das Meßprinzip beruht darauf, daß bei einer möglichen Reaktion v+p		Das Meßprinzip beruht darauf, daß bei einer möglichen Reaktion v+p
Zeile 70:		Zeile 69:
	[[Datei:14.3.reaktorneutrinos.prinzip.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3]]		[[Datei:14.3.reaktorneutrinos.prinzip.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3]]

	Grobe Abschätzung der Zählrate:		Grobe Abschätzung der Zählrate:Bedeutung von u:
			10 Gl ) I = I e-UNI
			0 N Kerne/cm-3
			1
			Festkörper z.B. Wasser N(H20) "" 3010 22 Mo 1 e ku" l e / cm 3
			uNI = Wahrscheinlichkeit für eine Reaktion
			Eo "" E~
			1/
			z.B. N "" 1023 Kerne/cm3, Targetlänge 1 = gesamte Erde = 1,2 010
			9
			cm
			~ u NI "" 10-44 cm201023 cm- 30 1,2 0109 cm
			"" 10-12
	a (Reaktor-v) "" 10-47mZ, Reaktor L "" 10 MW ~ 2.1018v/s		a (Reaktor-v) "" 10-47mZ, Reaktor L "" 10 MW ~ 2.1018v/s
	Fluß in ca. 1 m Abstand e "" 1017v/m2.s,		Fluß in ca. 1 m Abstand e "" 1017v/m2.s,
Zeile 82:		Zeile 93:
	2,14 ± 0,13 Reaktor aus		2,14 ± 0,13 Reaktor aus
	0,41 ± 0,20/min		0,41 ± 0,20/min
	v ~ 'v"- Experiment Davis et al., Phys. Rev. 97, 766 (1955)		v ~ 'v"- Experiment <ref>Davis et al., Phys. Rev. 97, 766 (1955)</ref>
	Prinzip e- + 37Ar ---) 37Cl + v		Prinzip e- + 37Ar ---) 37Cl + v
	f~		f~
Zeile 89:		Zeile 100:
	4000 1 CC14 wurden 30-70 Tage mit Reaktor-v bestrahlt und etwa gebildetes		4000 1 CC14 wurden 30-70 Tage mit Reaktor-v bestrahlt und etwa gebildetes
	37Ar durch Aktivitätsmessung gezählt -+ Negatives Ergebnis.		37Ar durch Aktivitätsmessung gezählt -+ Negatives Ergebnis.
			==Einzelnachweise==
			<references />