Editing Paritätsverletzung beim beta-Zerfall
Jump to navigation
Jump to search
The edit can be undone. Please check the comparison below to verify that this is what you want to do, and then publish the changes below to finish undoing the edit.
Latest revision | Your text | ||
Line 32: | Line 32: | ||
;<math>(p_e \cdot \sigma_e), (p_\nu \cdot \sigma_\nu)</math>: longitudinale Polarisation ({{FB|Helizität}}) der Elektronen bzw. Neutrinos | ;<math>(p_e \cdot \sigma_e), (p_\nu \cdot \sigma_\nu)</math>: longitudinale Polarisation ({{FB|Helizität}}) der Elektronen bzw. Neutrinos | ||
Erstes Experiment zur Paritätsverletzung: Winkelverteilung der Elektronen gegenüber ausgerichteten <sup>60</sup>Co-Kernen <ref>Wu et al., Phys. | Erstes Experiment zur Paritätsverletzung: Winkelverteilung der Elektronen gegenüber ausgerichteten <sup>60</sup>Co-Kernen <ref>Wu et al., Phys. | ||
Rev. 105, 1413 (1957)</ref>(theoretischer Anstoß von Lee und Young aus dem Zwei- bzw. Drei-Pionenzerfall der Kaonen) | Rev. 105, 1413 (1957)</ref>(theoretischer Anstoß von Lee und Young aus dem Zwei- bzw. Drei-Pionenzerfall der Kaonen) | ||
[[Datei:15.1.beta.zerfall.aequivalenz.png|miniatur|hochkant=3|zentriert|Intensitätsmessung der emittierten Elektronen mit festem Impuls p<sub>e</sub> | [[Datei:15.1.beta.zerfall.aequivalenz.png|miniatur|hochkant=3|zentriert|Intensitätsmessung der emittierten Elektronen mit festem Impuls p<sub>e</sub> | ||
bei 1 und 2 äquivalent Kernspinumkehr und Messung bei 1. | bei 1 und 2 äquivalent Kernspinumkehr und Messung bei 1.]] | ||
Exp. Schwierigkeit: Kernspinausrichtung | Exp. Schwierigkeit: Kernspinausrichtung | ||
Magnetfeld B, Festkörper mit Temperatur T | |||
Ausrichtende Wirkung <math>(\mu_I B) \approx \mu_K B, \mu_K = 5\times10^{-27} J/T</math> | Ausrichtende Wirkung <math>(\mu_I B) \approx \mu_K B, \mu_K = 5\times10^{-27} J/T</math> | ||
Dagegen wirkt die thermische Energie kT, <math>k = 1,4 \times 10^{-23} J/T</math> | Dagegen wirkt die thermische Energie kT, <math>k = 1,4 \times 10^{-23} J/T</math> | ||
z. B. <math>I = \tfrac{1}{2}, \tfrac12</math> | z. B. <math>I = \tfrac{1}{2}, \tfrac12</math> | ||
[[Datei:15.2.kernspinl.vs.termische.energie.png|miniatur|hochkant=3|zentriert | [[Datei:15.2.kernspinl.vs.termische.energie.png|miniatur|hochkant=3|zentriert]] | ||
Boltzmann Nj/N T ~ e I | |||
l' T | |||
Bedingung für (teilweise) Ausrichtung ~KB ~> kT | |||
Experimentell erreichbar bei | Experimentell erreichbar bei | ||
B ~ 10 - 100 T | |||
T ~ 10-2 K | |||
')'-Zäh1er ___ -r=::l | |||
(0 0 | |||
, 90 0 | |||
) | |||
I | |||
o | |||
durch innere Magnetfelder paramagnetischer Ionen | |||
durch adiabatische Demagnetisierung | |||
ß-Zähler | |||
ILichtleiter | |||
I | |||
r- ./ '- ./ | |||
.Cermagnesiumnitrat mit 0,1 mm | |||
. / eingebautem 60Co | |||
() M , o ~starkeS) Abkühlfeld horizontal | |||
o | |||
! | |||
, | |||
I: | |||
o Kryostat mit flüssigem He | |||
4 -t 1 K | |||
Spule für kleines Ausrichtungsfeld vertikal | |||
[[Datei:15.3.experiment.paritaetsverletzug.png|miniatur|hochkant=3|zentriert]] | |||
Probe mit flüssigem He abkühlen, horizontales Magnetfeld B - 1 T | |||
anlegen und Orientierungswärme durch He-Sieden abführen. Danach He | |||
abpumpen und B langsam abschalten. Adiabatische Demagnetisierung | |||
ergibt Abkühlung auf ca. 10-2 K. Kleines vertikales Magnetfeld mit | |||
B ~ 10-2 T reicht zur Ausrichtung der Co-Hülle (wegen anisotropem | |||
g-Faktor bewirkt das Ausrichtungsfeld nur eine sehr kleine Erwärmung), | |||
diese wirkt mit B ~ 10 - 100 T auf ihren Kern und richtet | |||
ihn aushVß zählen und das gleiche mit umgepoltem vertikalem Ausrichtungs | |||
feld wiederholen. Wegen der Erwärmung der Probe hatt~ man | |||
ca. 10 Min. Zeit. Die zeitliche Abhängigkeit der Ausrichtung durch | |||
die Erwärmung wurde durch die 0° - 90° Asymmetrie der 1,13 MeV | |||
bzw. 1,33 MeV ~ in den ~-Zählern gemessen. | |||
Ergebnis: Es wurden mehr ß entgegengesetzt zur Richtung des Kernspins | Ergebnis: Es wurden mehr ß entgegengesetzt zur Richtung des Kernspins | ||
I als in Richtung von I emittiert. (Unterschied zur Isotropie | I als in Richtung von I emittiert. (Unterschied zur Isotropie | ||
Line 79: | Line 104: | ||
[[Datei:15.4.schema.beta.richtung.png|miniatur|hochkant=3|zentriert | [[Datei:15.4.schema.beta.richtung.png|miniatur|hochkant=3|zentriert]] | ||
Weitere Experimente zur Paritätsverletzung: | Weitere Experimente zur Paritätsverletzung: | ||
Messung der Longitudinalpolarisation (Helizität) der Neutrinos bzw. der Elektronen. | Messung der Longitudinalpolarisation (Helizität) der Neutrinos | ||
bzw. der Elektronen. | |||
Neutrinohelizität ~ Goldhaber et al., Phys. Rev. 109, 1015 (1958) | Neutrinohelizität ~ Goldhaber et al., Phys. Rev. 109, 1015 (1958) | ||
Line 90: | Line 115: | ||
[[Datei:15.5.elektroneneinfang.png|miniatur|hochkant=3|zentriert]] | [[Datei:15.5.elektroneneinfang.png|miniatur|hochkant=3|zentriert]] | ||
Es interessiert der K-Einfang des angeregten | Es interessiert der K-Einfang des angeregten O--Niveaus von 152Eu | ||
in das angeregte | in das angeregte 1--Niveau des 152Sm und danach der ~-Übergang | ||
(0,961 MeV) in das Grundzustandsniveau | (0,961 MeV) in das Grundzustandsniveau 0+ | ||
Wegen Impulserhaltung sind die Flugrichtungen des Rückstoßkerns | Wegen Impulserhaltung sind die Flugrichtungen des Rückstoßkerns | ||
152Sm (1) und des Neutrinos entgegengesetzt. Wegen Drehimpulserhaltung | |||
sind die Spins der beiden entgegengesetzt. Also hat der Rückstoßkern | sind die Spins der beiden entgegengesetzt. Also hat der Rückstoßkern | ||
die gleiche Helizität wie das emittierte Neutrino. Bei | die gleiche Helizität wie das emittierte Neutrino. Bei | ||
dem schnellen | dem schnellen ~-Zerfall 152Sm (1) ~ 152Sm(0) + ~(1) wird die Drehimpulsrichtung | ||
unverändert an das ~ weitergegeben, d.h. diejenigen | |||
~, die in gleicher Richtung wie der Rückstoßkern 152Sm (1) emittiert | |||
Diese | werden, haben die gleiche Helizität wie das Neutrino. | ||
Diese ~ können dadurch nachgewiesen werden, daß nur sie resonant | |||
in einem Sm-Absorber absorbiert werden können, da bei ihnen die | in einem Sm-Absorber absorbiert werden können, da bei ihnen die | ||
üblicherweise fehlende Rückstoßenergie gerade kompensiert wird, da | üblicherweise fehlende Rückstoßenergie gerade kompensiert wird, da | ||
zufälligerweise die Energie | zufälligerweise die Energie Ev = 0,9 MeV vom K-Einfang mit der | ||
Energie | Energie E~ = 0,961 MeV in etwa übereinstimmt. Die Helizität dieser | ||
resonant absorbierbaren | resonant absorbierbaren ~ wird durch Compton-Streuung an polarisiertem | ||
Eisen gemessen. | Eisen gemessen. | ||
Ergebnis: Die ~ sind linkszirkular polarisiert und damit die | |||
Ergebnis: Die | |||
Helizität des Neutrinos negativ. | Helizität des Neutrinos negativ. | ||
Ein ähnliches Ergebnis erhält man bei der Helizitätsmessung der | Ein ähnliches Ergebnis erhält man bei der Helizitätsmessung der | ||
Elektronen, deren Longitudinalpolarisation zunächst durch eine | Elektronen, deren Longitudinalpolarisation zunächst durch eine | ||
Line 120: | Line 141: | ||
dann mit der spinabhängigen Mott-Streuung gemessen wird. | dann mit der spinabhängigen Mott-Streuung gemessen wird. | ||
[[Datei:15.6.Helizitaetsmessung.png|miniatur|hochkant=3|zentriert]] | [[Datei:15.6.Helizitaetsmessung.png|miniatur|hochkant=3|zentriert]] | ||
Zusammengefaßt: Beim ß-Zerfall werden die Teilchen | Prinzip | ||
1\ | |||
und | |||
Rechts-Links-Asymmetrie der | |||
Streuintensität | |||
e.- | |||
\ | |||
Ergebnis: '"0{ | |||
Goldfolie | |||
v | |||
c Elektronen | |||
Positronen | |||
Zusammengefaßt: Beim ß-Zerfall werden die Teilchen (e-, 1/) | |||
händig, die Antiteilchen (e+, 1) rechtshändig emittiert. | |||
==Einzelnachweise== | ==Einzelnachweise== | ||
<references /> | <references /> | ||