3 <strong>Das</strong> <strong>β</strong>-<strong>Spektrometer</strong>N(eta)14121086DatenEntries 41Mean 1.1272χ / ndf16.41 / 30un<strong>der</strong>ground 0.1822 ±0.0228prop_const 0.8598 ±0.0123GSigma 0.4134 ±0.0088E_0 2.01±0.014200 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4etaAbb. 3.33.: Fit an gemessene Impulsverteilung N(η) von 22 Na.Es stellt bis auf einen weiteren konstanten Parameter für den Untergrund, die mathematischeBeschreibung für das gemessene Impulsspektrum N(η) dar. Die mit C(η)approximierte Verteilung, sowie die ermittelten Parameter sind Abb. 3.33 aufgetragen.Die systematische Abweichung im nie<strong>der</strong>energetischen Bereich spiegelt sich auch hierwie<strong>der</strong>, wobei die Fitfunktion gerade noch innerhalb <strong>der</strong> Unsicherheit <strong>der</strong> Messwerteliegt. Interessant sind die beiden unteren Parameter <strong>der</strong> Fit-Tabelle; die Standardabweichungσ <strong>der</strong> Gaußverteilung (GSigma) und die Maximalenergie ɛ 0 des Übergangs (E_0).Die Maximalenergie wurde über die Approximation zu ɛ 0 = 2, 01 ± 0, 01 ermitteltund liegt damit unter dem erwarteten Wert von ɛ lit0 = 2, 07. Ziel ist es nun aber dasAuflösungsvermögen <strong>der</strong> <strong>Spektrometer</strong>anordnung zu bestimmen.Da sich das 90 Y-Spektrum über einen doppelt so großen Impulsbereich wie das 22 Na-Spektrum erstreckt, wird das mittlere Auflösungsvermögen A berechnet, indem man dieStandardabweichung σ durch den Mittelwert η <strong>der</strong> Impulse dividiert:A = σ η. (3.23)Die Standardabweichung <strong>der</strong> Gaußkurve wurde anhand des 22 Na-Spektrums zuσ = 0, 413 ± 0, 00970
3.5 Auflösungsvermögen des <strong>Spektrometer</strong>sbestimmt, woraus man unter Verwendung des mittleren Impulses η = 1, 127 dieprozentuale mittlere Auflösung erhält:A = (36, 6 ± 0, 8) % .Der Fehler auf η wurde dabei vernachlässigt. Inwieweit dieses Ergebnis mit dem Wert,<strong>der</strong> über das Spektrum <strong>der</strong> zweiten Quelle bestimmt wird, konsistent ist, soll nunüberprüft werden.Faltung des <strong>β</strong> − -Mischspektrums von 90 Sr und 90 YDie Approximation des 90 Sr- 90 Y-Spektrums gestaltet sich etwas aufwändiger, da zweiImpulsverteilungen überlagert sind. Dies muss die Fitfunktion berücksichtigen. Dadie beiden Teilzerfälle unterschiedliche Maximalenergien besitzen, unterscheiden sichauch ihre Impulsverteilungen N(η) hinsichtlich des Parameters ɛ 0 . <strong>Das</strong> theoretischeImpulsspektrum B(η, ɛ 0Sr , ɛ 0Y ) ergibt sich durch Addition <strong>der</strong> beiden Verteilungen,wobei die Thetafunktion Θ(ɛ 0 − ɛ) wie<strong>der</strong> für das Einbrechen <strong>der</strong> Funktion bei <strong>der</strong>jeweiligen Maximalenergie ɛ 0 sorgt. Unter <strong>der</strong> Annahme, dass die Fermi-Funktionen<strong>der</strong> beiden Zerfälle identisch sind, erhält man:( √ ) 2 √B(η, ɛ 0Sr , ɛ 0Y ) = F (Z = 40, η) ·[c 1 · η 2 ɛ 0Sr − 1 + η 2 · Θ(ɛ0Sr − 1 + η 2 )+ c 2 · η 2 (ɛ 0Y −√ ) 2 √]1 + η 2 · Θ(ɛ0Y − 1 + η 2 ).Die beiden Übergänge sind zwar gleich wahrscheinlich, die unterschiedlichen Parameterc 1 und c 2 sind aber dennoch erfor<strong>der</strong>lich, da sich die Matrixelemente aus Gl.(2.10) unterscheidenund damit an<strong>der</strong>e Proportionalitäten entstehen. Obwohl es sich um verboteneÜbergänge erster Ordnung handelt, werden c 1 und c 2 als energieunabhängig betrachtet.Auf die Einführung von Formfaktoren, die vom Grad <strong>der</strong> Verbotenheit abhängen, wirdverzichtet. Diese Überlagerung zweier Verteilungen wird nun mit <strong>der</strong> Gaußverteilunggefaltet, um das „verschmierte“, gemessene Impulsspektrum approximieren zu können.Die Fitfunktion lautet:C(η) =∫ ∞−∞B(t, ɛ 0Sr , ɛ 0Y )} {{ }überlagertes <strong>β</strong>-Spektrum;ɛ 0Sr , ɛ 0Y Fitparameter· P (η, t, σ)} {{ }dt . (3.24)Gaußverteilung;σ FitparameterDer Fit und die ermittelten Parameter sind in Abb. 3.34 dargestellt. Anhand <strong>der</strong> hohenStandardabweichung σ <strong>der</strong> Gaußverteilung wird deutlich, dass das gemessene ImpulsspektrumN(η) nur schwer approximiert werden kann. Auch die Maximalenergien <strong>der</strong>beiden Teilzerfälle wurden nur annäherungsweise in <strong>der</strong> richtigen Größenordnung bestimmt.Die Annahme konstanter Matrixelemente, trotz verbotenem 90 Sr- 90 Y-Übergang,71