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Wolfgang Pauli: Neutrinohypothese

Wolfgang Pauli: Neutrinohypothese. Seminarvortrag von Annika Behrens. Inhalt. Geschichte Zwei Rätsel Neutrinohypothese Erste Aussagen über das Neutrino Experimenteller Nachweis. Geschichte. Geschichte. 1896: Entdeckung der Radioaktivität durch Antoine-Henri Becquerel. Geschichte.

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Wolfgang Pauli: Neutrinohypothese

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Presentation Transcript

  1. Wolfgang Pauli: Neutrinohypothese Seminarvortrag von Annika Behrens

  2. Inhalt • Geschichte • Zwei Rätsel • Neutrinohypothese • Erste Aussagen über das Neutrino • Experimenteller Nachweis

  3. Geschichte

  4. Geschichte • 1896: Entdeckung der Radioaktivität durch Antoine-Henri Becquerel

  5. Geschichte • 1896: Entdeckung der Radioaktivität durch Antoine-Henri Becquerel • 1902: Einteilung in -, - und - Strahlung durch Ernest Rutherford

  6. „...-Strahlen, gebildet aus positiv geladenen rasch fliegenden materiellen Partikeln der Größe des Heliumatoms, die wenig ablenkbar sind im magnetischen bzw. elektrischen Felde und zwar im Sinne der „Kanalstrahlen“. -Strahlen, gebildet aus elektrisch negativen Korpuskeln (Elektronen), die relativ stark ablenkbar sind, je härter (je weniger absorbierbar), desto weniger, die in voller Analogie stehen zu den „Kathodenstrahlen“. -Strahlen, die sich als unablenkbar erweisen und keine Ladungen tragen... “

  7. Geschichte • 1896: Entdeckung der Radioaktivität durch Antoine-Henri Becquerel • 1902: Einteilung in -, - und - Strahlung durch Ernest Rutherford • 1904: Entdeckung, dass -Strahlung monoenergetisch ist

  8. β-Spektrum

  9. Erklärungsversuche • Energiedifferenz unterschiedlich

  10. Erklärungsversuche • Energiedifferenz unterschiedlich

  11. Erklärungsversuche • Energiedifferenz unterschiedlich • Masse des Elektrons nicht konstant

  12. Erklärungsversuche • Energiedifferenz unterschiedlich • Masse des Elektrons nicht konstant

  13. Erklärungsversuche • Energiedifferenz unterschiedlich • Masse des Elektrons nicht konstant • Unschärferelation

  14. Erklärungsversuche • Energiedifferenz unterschiedlich • Masse des Elektrons nicht konstant • Unschärferelation

  15. Erklärungsversuche • Energiedifferenz unterschiedlich • Masse des Elektrons nicht konstant • Unschärferelation • Diskretes Spektrum durch Sekundärprozesse „verwischt“

  16. Erklärungsversuche • Energiedifferenz unterschiedlich • Masse des Elektrons nicht konstant • Unschärferelation • Diskretes Spektrum durch Sekundärprozesse „verwischt“

  17. Erklärungsversuche • Energiedifferenz unterschiedlich • Masse des Elektrons nicht konstant • Unschärferelation • Diskretes Spektrum durch Sekundärprozesse „verwischt“ • Energieerhaltung nicht mehr gültig

  18. „...glaube ich, dass die Analogie zwischen den Gesetzen der Energieerhaltung und der Erhaltung der elektrischen Ladung eine tiefe Bedeutung besitzen und eine zuverlässige Richtschnur sein können. Verwirft man die Energieerhaltung, so kann man den Ladungs-erhaltungssatz kaum aufrecht erhalten, und dieser letztgenannte hat bislang niemals zu irgendwelchen Schwierigkeiten geführt. Deshalb habe ich von Anfang an abgelehnt, an eine Verletzung der Energieerhaltung zu glauben...“

  19. Ein weiteres Rätsel • Mutter- und Tochterkern haben beide ganzzahligen oder beide halbzahligen Spin • Elektron und Positron sind aber Fermionen

  20. „...habe ich mir über die „verkehrte“ Statistik der Kerne sowie über das kontinuierliche -Spektrum nocheinmal gründlich den Kopf zerbrochen. Dann fiel mir folgender Ausweg ein (ein Ausweg der Verzweiflung allerdings): Es könnten die Kerne außer Elektronen und Protonen noch andere Elementarteilchen enthalten und zwar müssten diese elektrisch neutral sein, der Fermi-Statistik gehorchen und den Spin ½ haben. Nennen wir diese Teilchen Neutronen...“

  21. Eigenschaften des „Neutrons“ • Spin ½ • elektrisch neutral • Masse nicht größer als 0,01 Protonmasse (eventuell aber größer als Elektronmasse)

  22. Neutrinohypothese

  23. Neutrinohypothese • 1930: Erstmalige Erwähnung der Neutronhypothese durch Pauli

  24. Neutrinohypothese • 1930: Erstmalige Erwähnung der Neutronhypothese durch Pauli • 1932: Entdeckung des Neutrons durch James Chadwick

  25. Neutronhypothese • 1930: Erstmalige Erwähnung der Neutronhypothese durch Pauli • 1932: Entdeckung des Neutrons durch James Chadwick • 1933: Beim Solvay-Kongress lässt Pauli seine Hypothese drucken

  26. Überlegungen Fermis • Umbenennung in „Neutrino“ • Elektron und Neutrino werden erst beim β-Zerfall erzeugt • Berechnung der Übergangswahrscheinlichkeit

  27. Übergangswahrscheinlichkeit

  28. Übergangswahrscheinlichkeit

  29. Übergangswahrscheinlichkeit

  30. Übergangswahrscheinlichkeit

  31. Übergangswahrscheinlichkeit

  32. Übergangswahrscheinlichkeit

  33. Übergangswahrscheinlichkeit

  34. Übergangswahrscheinlichkeit

  35. Übergangswahrscheinlichkeit

  36. Übergangswahrscheinlichkeit

  37. Übergangswahrscheinlichkeit

  38. Fermi-Kurie-Plot

  39. Coulomb-Korrektur • Coulombkraft bremst Elektronen, beschleunigt Positronen nach Verlassen des Kerns • Korrektur durch Fermifunktion

  40. β-Spektrum

  41. Fermi-Kurie-Plot

  42. Experimenteller Nachweis • --Zerfall:

  43. Experimenteller Nachweis • --Zerfall: • Nachweis durch Absorption des freien Neutrinos:

  44. Experimenteller Nachweis • Problem: Wirkungsquerschnitt extrem klein • Erst möglich, alsUranreaktoren als Neutrinoquellen zur Verfügung stehen: Emission von 1020 Neutrinos pro Sekunde

  45. Experimenteller Nachweis

  46. „We are happy to inform you that we have definitely detected neutrinos from fission fragments by observing inverse -decay of protons. Observed cross section agrees well with expected 6 .10 –44 cm2”

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