GEORG-AUGUST-UNIVERSIT AT G OTTINGEN II. Physikalisches ...

neutrino um. Das Austauschteilchen wiederum zerfällt in ein Elektron und ein Elektron-
Antineutrino. In Abbildung 2.5 ist der Feynman-Graph für den Myonzerfall zu sehen.
Abbildung 2.5: Feynman-Diagramm des freien Myonzerfalls. Das Myon überträgt
seine Ladung auf das W − -Boson und wandelt sich dabei in ein νµ
um. Das W − -Boson wiederum zerfällt in ein e − und ein ¯νe [Gru 00].
Myonen in Materie können mit den Atomkernen des Materials, in dem sie sich befinden,
myonische Atome bilden. In Wasser kann das Myon zum Beispiel mit einem Wasserstoff-
oder Sauerstoffkern wechselwirken. Dabei wird das Myon von dem Atom eingefangen und
in der K-Schale gebunden. Da der Bohrsche Radius umgekehrt proportional zur Masse des
Hüllenelektrons ist, nähert sich das Myon dem Atomkern etwa auf das 0, 005-fache des
Abstandes der kernnächsten Hüllenelektronen. Das gebundene Myon kann wie ein freies
Myon zerfallen oder aber mit einem Kernproton reagieren (µ − + p → n + ¯νµ). Da
der Bohrsche Radius auch umgekehrt proportional zur Kernladungszahl, Z, ist, überwiegt
diese Reaktion für große Z [Hän 95]. Die entstehenden Myonatome zerfallen wiederum.
Durch den Einfang verkürzt sich die mittlere Lebensdauer der negativen Myonen zu
1
τ
= 1
τ0
+ 1
τc
, (2.3)
wobei τc die mittlere Lebensdauer durch den Einfang negativ geladener Myonen ist.
2.4 Myonen in der kosmischen Höhenstrahlung
Die kosmische Höhenstrahlung wurde bei der Untersuchung von radioaktiven Präparaten
entdeckt. Ohne das Aufstellen einer radioaktiven Quelle konnte trotzdem Strahlung nachge-
wiesen werden. Mit seinen Ballonversuchen widerlegte Victor Hess 1911/12 die Vorstellung,
dass diese Strahlung von der Erde ausging: Mit zunehmender Höhe nahm die Intensität der
Strahlung zu anstatt ab. Diese Strahlung wurde wegen ihrer ausserterrestrischen Herkunft
kosmische Strahlung genannt. 1936 erhielt Victor Hess für seine Arbeit den Nobelpreis für
Physik.
Man unterscheidet zwischen primärer kosmischer und sekundärer kosmischer Strahlung,
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