Bestimmung von Muonen-Lebensdauer mit einem Glasblock

[Gigabecquerel]

Guten Morgen liebes Forum,

Ich hab mal wieder gebastelt.
Diesmal ist es kein Szintillator oder Gasdetektor, sondern ein Cherenkov-Zähler!
Als Radiator nutze ich einen 76 mm Durchmesser / 100 mm Hohen Glaszylinder von einem Tschechischen Händler names "Glass Sphere". Oben drauf sitzt eine 3" PMT, das ganze hab ich in einen lichtdichten Behälter gepackt. Nachdem ich hier auf hochenergetisches abziele muss ich mir auch keine Gedanken zu Fenstern o.Ä. machen, denn ein mm oder zwei an Edelstahl interessieren ein GeV-Teilchen so ziemlich garnicht 

Leider habe ich zu dem Glas genau garkeine Info (ich warte noch auf eine Antwort vom Hersteller), also nehme ich einfach mal einen Brechungsindex von 1.5 an. Das würde mir eine Cherenkov-Schwelle von knapp 170 keV für Elektronen und ca. 35 MeV für Muonen geben. Generell werdet ihr sehen, dass ich hier sehr viele Annahmen treffe, für ein genaues ausmessen hat die Zeit noch nicht gereicht.

Ein teilchen mit beta = 1, also praktisch auf Lichtgeschwindigkeit, produziert in Glas ca. 20000 "detektierbare" photonen pro meter. Auf die lange Achse in meinem Glas sind das knapp 2000 photonen. Nimmt man eine Sammeleffizienz von 0.8 und eine QE der PMT von 0.25 an sind das immernoch 400 Photoelektronen, also ein absolut messbares signal. In 50 Ohm ist mein 1 pe signal ca. 1.3 mV groß, damit würde ein "voller" impuls immernoch über 500 mV kommen. Da allerdings nicht jedes teilchen direkt senkrecht durchfließt und ich ein bisschen "luft nach oben" haben will trigger ich bei 75 mV, also ca. 60 pe. Damit bekomme ich eine Rate von knapp 1 pro sekunde, was gut mit dem Muonen-fluss hier übereinstimmt! Das ist doch schonmal ein gutes zeichen, dass der kasten an sich funktioniert 

Gestern abend ist der Aufbau fertig geworden, also hab ich ihn einfach mal über nacht laufen lassen. In der zeit habe ich auch ein paar muon-zerfälle nachweißen können!
Das Muon fliegt durch den detektor und gibt ein "Start" Signal, danach zerfällt es irgendwo und das resultierende Elektron (das ca. 35 MeV im schnitt bekommt) fliegt nochmal durch den detektor, was ich als "Stop" signal nehme. Nach 10 stunden habe ich sage und schreibe 6 solcher elektronen gesehen!
Hier zeigt auch wieder was spannendes:
Muonen haben eine lebensdauer von 2.2 µs, oder eine Halbwertszeit von 1.5 µs. Die zeitliche Verteilung der elektron-pulse zeigt: 3 der 6 elektronen werden innerhalb der ersten 1.5 µs detektiert!
Natürlich ist das statistisch komplett irrelevant, aber ein netter zufall 
Ich denke ich werde den detektor mal übers lange wochenende durch laufen lassen und dann etwas statistik drüber laufen lassen. Natürlich werde ich das Glas auch noch in meinen Muonen-Detektor stecken und damit die Effizienz bestimmen. Aber mir ist gerade langweilig auf der arbeit, also hab ich mal ein bisschen zusammengeschrieben, ich hoffe ihr hattet spaß am lesen.

Fragen wie immer gerne hier rein!

Viele Grüße,
Lukas

[Radioquant98]

Hhhhhfffffffff, Wahnsinn.

Ich mußte erstmal nachsehen, was Myonen eigentlich sind.
https://www.ardmediathek.de/video/alpha-centauri/was-sind-myonen/ard-alpha/Y3JpZDovL2JyLmRlL2Jyb2FkY2FzdC9GMjAxN1dPMDE5MjM0QTA

Schwere Kost, womit Du dich befaßt - alle Achtung.

Viele Grüße
Bernd