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Myonenzerfall

Was passiert beim Zerfall eines Myons?

Wenn ein Myon zerfällt, entstehen ein Myon-Neutrino und unter Vermittlung eines W-Bosons ein Elektron-Antineutrino und ein Elektron. 

Myonzerfall Teilchenzoo 2.png

Dieser Zerfallsprozess ähnelt dem radioaktiven Zerfall instabiler Kerne und kann genauso durch eine Zerfallskurve beschrieben werden. Die Halbwertszeit ist die Zeit, nach der nur noch die Hälfte der anfangs vorhandenen Teilchen übrig ist. Die mittlere Lebensdauer ist der Kehrwert der Zerfallskonstante und damit die Zeit, zu der nur noch 1/e (e: Eulersche Zahl) der anfangs vorhandenen Teilchen übrig ist. 

 Zerfallskurve.PNG

Die mathematische Beschreibung der Zerfallskurve ist durch A(t) = A0 * exp(-kt) gegeben, wobei A0 die Anfangsmenge der zerfallenden Teilchen und k die Zerfallskonstante sind. Die mittlere Lebensdauer eines Myons beträgt etwa 2,2 µs.

Nach der Newtonschen Mechanik kann ein Myon bei Lichtgeschwindigkeit (c = 2,99792458 108 m/im Vakuum) in dieser Zeit nur etwa 660 m zurücklegen. Auf der Erdoberfläche sollte also nichts von den in der oberen Atmosphäre erzeugten Myonen ankommen. Aber bei relativistischen Geschwindigkeiten (99,9% c) verlängert sich die Reichweite um den Faktor 22. Der Vergleich der gemessenen Myonenmengen in verschiedenen Höhen ist ein bekannter Nachweis für die Relativitätstheorie. Siehe auch das Mt. Washington-Experiment unter Medien.

Am CERN wurde in einem Speicherring die mittlere Lebensdauer der Myonen in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit untersucht.

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