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

Ausgehend von den überwiegend positiven Teilchen der primären kosmischen Strahlung
kann darauf geschlossen werden, dass die Anzahl der positiv geladenen Myonen gegenüber
den negativ geladenen Myonen überwiegt. Das Ladungsverhältnis, RPion, ergibt sich zu
[Gru 00]:
RPion = N (π+ )
N (π− = 1, 25 ,
)
Dieses Ladungsverhältnis überträgt sich auf das der Myonen. Das erwartete Ladungsver-
hältnis, RMyon, wurde experimentell bestätigt [Gru 00]:
RMyon = N (µ+ )
N (µ − = 1, 28 .
)
2.5 Wechselwirkung geladener Teilchen mit Materie
Geladene Teilchen verlieren beim Durchgang durch Materie Energie. Der Energieverlust
geschieht durch Ionisation und Anregung der Atome. Der resultierende, mittlere Energie-
verlust pro Strecke kann über die Bethe-Bloch-Formel bestimmt werden [Pov 06]:
mit
−
� �
dE
dx
NA = Avogadrozahl,
= 4πmec 2 NAZz 2
Aβ 2
Z = Ordnungszahl des Materials,
A = Massenzahl des Materials,
ze
β
=
=
Ladung des Teilchens,
Geschwindigkeit des Teilchens � = v
�
c ,
me = Elektronenmasse,
re = klassischer Elektronenradius (= 2, 8 fm),
� �
2mec
ln
2β2 I · (1 − β2 �
− β
)
2
�
, (2.8)
I = das effektive Ionisationspotenzial des Materials (I = 16 eV · Z 0,9 ).
Die Energieverlustkurve in Abhängigkeit vom Impuls der geladenen Teilchen hat einen
typischen Verlauf: Für kleine Impulse steigt der Energieverlust stark an (≈ β 2 ), durchläuft
ein Minimum (minimal ionisierende Teilchen) und steigt für große Impulse wieder an.
Myonen sind oft minimal ionisierende Teilchen. Ihr mittlerer Energieverlust in Wasser und
in Blei ist in Abbildung 2.12 dargestellt.
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