Detectie van muonen Vorming van muonen Muonen

Vorming van muonen

Muonen, Einstein en het Coornhert Lyceum Het Coornhert Lyceum heeft zich aan een experiment gewaagd dat in Zwitserland plaats vond. De grote vraag was waarom men relatief veel muonen meet op het aardoppervlakte terwijl deze op tientallen kilometers hoogte al horen te zijn vervallen. Aan de hand van detectoren en een belangrijke theorie van Albert Einstein konden we dit verklaren.

Muonen worden gevormd op een hoogte van 60 km wanneer hoogenergetische kosmische deeltjes in botsing komen met onze atmosfeer. Bij deze botsingen ontstaan erg veel nieuwe deeltjes, die maar kort blijven bestaan. Door botsingen vallen ze uiteen in andere deeltjes, die ook weer kunnen vervallen. De vele brokstukken vliegen met bijna de lichtsnelheid naar het aardoppervlak. Veel hiervan wordt tegengehouden door de atmosfeer, maar muonen bereiken wel het aardoppervlak.

E=M·C

2

Detectie van muonen Als deeltjes met grote snelheid door de detector gaan, waar een doorzichtige plaat in zit, staan ze een beetje energie af in de vorm van een lichtflitsje. Om ervoor te zorgen dat de detector alleen lichtflitjes ziet die afkomstig zijn van deeltjes die door de detector heen gaan, is de detector verpakt in zwart, plastic tape en zit er een aluminium behuizing omheen. Aan 1 kant van de plaat is een optische geleider bevestigd, deze geleid het lichtflitsje naar een detector. Deze detectoren moeten heel gevoelig zijn omdat het een erg zwak lichtflitsje is. Daarom worden photomultipliers (fotoversterkers) gebruikt. Deze versterken het lichtflitsje zodat die gemeten kan worden door de detector.

“Langzame tijd, bij grote snelheid.” Wat bedoelen we eigenlijk als we zeggen:'op dit moment'? In het dagelijks leven gebruiken we het begrip 'gelijktijdigheid' zonder we weten wat het inhoudt. Albert Einstein trok deze vanzelfsprekendheid in twijfel. Hij piekerde over de betekenis van gelijktijdigheid en zo ontstond de 'speciale relativiteitstheorie' die hij in 1905 publiceerde. Alle beweging is relatief, dat wil zeggen dat een voorwerp alleen ten opzichte van iets of iemand kan bewegen. Volgens deze theorie vertraagt de tijd en neemt de massa toe als de relatieve snelheid de lichtsnelheid nadert. Instructie meetapparatuur bij Nikhef Correcte instelling vinden meetapparatuur Metingen in Nederland op zeeniveau Meten in Zwitserland op 2610m en 540m Bezoek en rondleiding CERN Meetgegevens verwerken

De grote vraag: is het experiment gelukt? Door de veel achtergrondruis is de proef met het meten van de levensduur mislukt. We kwamen hier op zeer onwaarschijnlijke waarden uit. Het tweede experiment daarentegen, is zeker geslaagd! We hebben op twee hoogtes gemeten: op 2610m en op 540m. Volgens de formule van de relativiteitstheorie hebben we twee variabelen nodig om de snelheid uit te kunnen rekenen; hoogteverschil (oftewel een afgelegde afstand), en de tijd die muonen nodig hebben om die afstand af te leggen. Hierin is v de snelheid, t de tijd en c de lichtsnelheid (300.000 km/s) Het invullen van de functie geeft een snelheid van 0.97C, een zeer goede uitkomst dus!

𝐯=

𝟐𝟎𝟕𝟎𝟐 𝟏𝟕𝟔𝟑 ∙ 𝟏𝟎−𝟗 𝟐 +

𝟐𝟎𝟕𝟎² (𝟑 ∙ 𝟏𝟎𝟖 )²

= 𝟐𝟗𝟎. 𝟔𝟔𝟐. 𝟐𝟎𝟑, 𝟗

𝐦 = 𝟎, 𝟗𝟕 ∙ 𝐂 𝐬