Muonenverval meten

Ruben stelde deze vraag op 27 september 2010 om 18:58.

Mensen,

Ik heb een vraag omtrent het meten van de vervaltijd van muonen. Het principe is mij duidelijk: het muon wordt ingevangen in de detector en geeft een klein elektrisch signaal af dat wordt versterkt. Als je geluk hebt dan vervalt het muon binnen de detector. Deze tussenliggende tijd kan je registreren en dan heb je dus de vervaltijd van een muon gemeten, maar BINNEN de detector.

De tijd die het muon nodig had om vanaf zijn 'geboorte' naar de detector toe te reizen lijkt me ook belangrijk om een goede vervaltijd te kunnen vaststellen.

Hoe lost men dit op, aangezien de precies afstand tot de detector en snelheid van het muon onbekend is?

Alvast bedankt!

Reacties

Jan op 27 september 2010 om 21:11

Dag Ruben,

Volgens mij kijk je verkeerd tegen het problem aan. Muonen (als soort deeltjes) hebben niet zoiets als een vervaltijd. Het is niet zo dat als je NU 100 'verse' muonen hebt dat je die dan na 4,9 μs nog allemaal hebt en dan bijvoorbeeld  nog eens 0,1  μs later ineens -floep- geen muonen meer hebt.

Van een muon kun je geen vervaltijd bepalen. Steek het in een potje, en kijk ernaar. Misschien vervalt het binnen een picoseconde, misschien zit je minutenlang naar je muon te staren voordat het verdwijnt. (zó lang is wel erg onwaarschijnlijk, maar het kán).

Wat wél kan is de halfwaardetijd bepalen. Stel dat je ergens met 128 muonen begint, dan zullen er na 2,2 μs statistisch gezien nog 64 muonen in je potje zitten. Nog eens 2,2 μs later is dat verder gehalveerd tot 32 stuks, nog eens 2,2 μs later tot 16 stuks, enzovoort.

Het maakt dan niet uit waar in die reeks jij begint met meten. Een muon dat al een volle seconde onderweg is (onwaarschijnlijk) heeft nog steeds een even grote kans binnen een bepaalde tijd te vervallen als een 'vers' muon.

Uit de gemiddelde tijd tussen binnenkomen en vervallen kun je met een omwegje afleiden hoe groot die halfwaardetijd (de tijd totdat de helft van de gedecteerde muonen vervallen is) zal zijn.

Je bent dus niet de levensduur van een muon aan het bepalen (zoiets bestaat niet) maar de halfwaardetijd (halflife) van muonen.

Gaat er nu ineens en lichtje branden of is het nog even wennen? In het eerste geval, laat even weten, in het tweede geval, vraag gerust door, dan proberen we het op een andere manier.

Groet, Jan

Ruben op 27 september 2010 om 21:28

Ja, er gaat een lichtje branden!

Dom van me, heel erg bedankt voor het snelle en uitgebreide antwoord!

 

Groeten,

 

Ruben

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Clara heeft negentien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)