Prüfung vom 9.11.2012

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chaos
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Prüfung vom 9.11.2012

Beitrag von chaos »

Hallo alle!

Hab heute grad die Prüfung beim Abele gemacht. Ich wurde folgendes gefragt:

1. Wie genau sind Präzisionsmessung heut zu Tage möglich?
- Ich wußte nicht genau, was er damit meint, aber ich hab dann einfach damit angefangen, dass die Messungen des (hypotethischen) elektrischen Dipolmoments des Neutrons "Quantenlimit" stattfindet. Das heißt in dem Zusammenhang GLAUBE ich, dass die "klassische" Unschärfe, die man beim Messen der Frequenz hat (man muss ja zumindest eine Periodendauer messen, um überhaupt eine Frequenz sinnvoll definieren zu können) bei dem in der Größenordnung der quantenmechanischen Unschärfe liegt.
Dazu ist im Skript Kapitel 1 ja eine Abschätzung für das quantenmechanische Unschärfelimit der Frequenz gegeben (wobei da im Ausdruck ein t im Nenner fehlt)

2. Wie kann man die Genauigkeit der Messung erhöhen?
- Die Messdauer so lange wie möglich machen. Sie ist prinzipiell mit 10,6 Minuten (Lebensdauer der freien Neutronen) begrenzt. Dazu sperrt man das Neutron in so "Flaschen" (k.A. wie das genau ist) ein. Bei der Apparatur, die im Skriptum erklärt ist (also über den Spin-Flip) muss man die Neutronen so langsam wie möglich machen, damit die Messdauer (=Flugzeit) größer wird.

3. Wie schnell sind Neutronen, die erzeugt werden und wie werden Neutronen überhaupt erzeugt?
- Erzeugung z.B. bei Kernspaltung, die Größenordnung der Energie in der Kernphysik sind MeV. Man bremst die Neutronen z.B. am Atominstitut durch Wasser (Stöße mit den Wassermolekülen)

4. Welcher Energie entspricht die Zimmertemperatur?
- ca. 1/25 eV, also meV Bereich; berechnung z.B durch E=kT (k.. Boltzman)

5. Die Energieaufspaltung auf Grund des B-Feldes und E-Feldes (wie Skript Kapitel 1). Was man misst (Differenz von Omega). Aufbau und Funktionsweise des Experiments.

6. Größe eines Neutrons?
- Wurzel aus quadratischem Ladungsradius ist 0,81 fm

7. Wie ist man drauf gekommen, dass Neutronen aus Quarks bestehen?
- Zwei Erkenntnisse haben dazu geführt: 1. Erkenntnis: Weil die Strukturfunktionen F1 und F2 ab einer gewissen invarianten Masse W nicht mehr von Q^2 abhängen. Dies ist ein typische Verhalten -> man hat daher darauf geschlossen, dass man ab einer gewissen Energie nicht mehr an einem Nukleon streut, sondern schon an Punktförmigen Konstituenten des Nukleons (=Partonen); 2. Erkenntnis: Durch die Gallan-Gross Relation weiß man, dass die Form der Rosenbluth Formel mit W1 und W2 drinnen der Form des Wirkungsquerschnitts von Punktförmigen Spin-1/2 Teilchen entspricht. Diese Formel ist (dsigma/dOmega) = (dsigma/dOmega)_Mott * (1+2*tau*tan^2(theta/2)); Da diese beiden Formeln die gleiche Form hat, kann man darauf schließen, dasss die Partonen Spin 1/2 Teilchen sind.

8. Wie sieht der Mott Querschnitt aus und welche Sachen berücksichtigt er?
- Berücksichtigt Spin des Elektrons, aber NICHT Spin des Nukleons; weiters mit Faktor E'/E auch noch den Rückstoß des Nukleons

9. Warum hat der Mott Querschnitt eines sin^2 drinnen und die Erweiterung auf Streuung an Spin 1/2 Dirac Teilchen einen tan^2?
- Weil der Mottquerschnitt eben NUR den Spin des Elektrons berücksichtigt und dadurch, dass der Spin des Nukleons nicht umklappen kann, eine Rückstreuung auf Grund der Helizitäterhaltung im Limit beta->1 nicht erlaubt ist. Der tan^2 berücksichtigt dann, dass in dieser Formel das Nukleon sehr wohl einen Spin hat (nämlich eben Spin 1/2) und daher Rückstreuung wieder erlaubt ist.

10. Dann hab ich noch kurz erklärt, wie man auf die Ladung der Quarks gekommen ist.
- Aus Vergleich der F2(x) gemessen bei Streuung mit Neutrions, wo keine Ladung vorkommt und der F2(x) gemessen bei Streuung mit Elektronen, wo Ladung sehr wohl eine Rolle spielt. der Faktor 5/18 zwischen den beiden ergibt sich als Summe der Quadrate der Ladung (-1/3) und (2/3) dividiert durch 2, weil man ein gemitteltes Nukleon annimmt. Diesen Faktor 5/18 konnte man dann auch experimentell bestätigen, womit klar war, dass die Annahme der Ladung richtig war.

Das war's dann. Er war sehr angenehm, nett und geduldig.

Viel Glück allen die die Prüf noch vor sich haben!

chaos
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Re: Prüfung vom 9.11.2012

Beitrag von chaos »

Eine Frage hab ich noch vergessen:

1. Warum ist das permanente elektrische Dipolmoment des Neutrons interessant?
- weil man damit neue Theorien testen kann (Standard-Modell sagt z.B. 10^-33 e m voraus, SuperSymmetrie 10^-26 e m dadurch dass das Neutron aus Quarks aufgebaut ist, ist es ja eigentlich überraschend, dass es kein Dipolmoment hat. Daraus sieht man auch, dass die einfach Vorstellung, ein Neutron bestehe einfach aus drei Quarks falsch ist.
- weil ein solches Dipolmoment die CP-Symmetrie verletzen würde. Man sucht CP Verletzungen um die Baryonen assymmetrie erklären zu können. Das wäre also auch wichtig dafür.
- weil es generell interessant ist und Leute ja an was forschen müssen... (das hab ich nicht mehr gesagt) ;-)

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