Das β-Spektrometer — Messung der kontinuierlichen ...

4 Die Einbindung in den SchulunterrichtDas magnetische β-Spektrometer könnte in diesem Zusammenhang, sogar ohne Erwähnungdes radioaktiven Zerfalls von Atomkernen, als Experiment eingeordnet werden.Die Ablenkung bewegter geladener Teilchen im magnetischen Feld ist in der Schulphysikgrundsätzlich von großer Bedeutung. Üblicherweise wird die e/m-Bestimmung desElektrons mit dem Fadenstrahlrohr gezeigt. Hier knüpft das β-Spektrometer direktan. Die Elemente der Messanordnung, bis auf das GM-Zählrohr sollten aus früherenExperimenten, z.B. Transformator bekannt sein. Das an speziellen Beispielen erworbeneWissen wird auf neue, anspruchsvollere Fragestellungen übertragen und angewendet -einer der didaktischen Grundsätze des Bildungsplans.Im Rahmen des 4-stündigen Kernphysikunterrichts sollte es nun hauptsächlich darumgehen, das Charakteristische der β-Strahlung, als eine der drei möglichen Strahlungsarten,zu verdeutlichen. Dazu gehört natürlich in erster Linie die kontinuierlicheEnergieverteilung β-Teilchen. Als Erweiterung wäre dann möglich, z.B. in Anlehnungan die historische Entwicklung, nach der Ursache des Kontinuums zu fragen. Die Erarbeitung2 der Tatsache, dass ein elektrisch neutrales Teilchen verschwindender Masse,das Neutrino existieren muss, stelle ich mir im Rahmen der Kursstufe sehr interessantvor. Den Schülern kann mit einfachsten Mitteln die Neutrino-Hypothese bewiesenwerden und ihnen damit erste Einblicke in die Elementarteilchenphysik ermöglichen.Auch das Ansprechen einiger Aspekte der vierten fundamentalen Kraft, der schwachenWechselwirkung wäre denkbar, obwohl dies im Bildunggsplan nicht vorgesehen ist.Neben dem Experiment an sich, wird gleichzeitig die Hallsonde, als Messinstrumentfür Magnetfelder, sowie ein im Kursstufenplan vorgesehener Detektor, in diesem Falldas GM-Zählrohr besprochen.4.3. Das Experiment -Tipps, Hinweise und AnregungenMit der β-Spektroskopie wird das Energie- bzw. Impulsspektrum der beim β-Zerfallemittierten Elektronen bzw. Positronen vermessen. Das Spektrum ist eine kontinuierlicheVerteilung, herrührend vom Dreikörper-Zerfall eines Neutrons oder Protons einesinstabilen Atomkerns [40]. Die Separation der Impulse erfolgt durch ein magnetischesFeld; der anschließende Nachweis durch einen geeigneten Teilchendetektor.Während in der Forschung eine perfekte Energieauflösung und eine hohe energieunabhängigeAnsprechwahrscheinlichkeit des Detektors gefordert werden, treten beim β-Spektrometer als Schulversuch andere Kriterien in den Vordergrund:2 Das selbständige Forschen und Entdecken gilt als eine sehr vielversprechende Lernmethode. Näheresdazu siehe [39].78