Dynamik ultrakalter Neutronen im Gravitationsfeld der Erde

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Dynamik ultrakalter Neutronen im Gravitationsfeld der Erde

Inhaltsverzeichnis1 Einführung 92 Ultrakalte Neutronen und Gravitation 112.1 Das Neutron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.1 Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.2 Ultrakalte Neutronen im Labor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.1.3 Wechselwirkung der ultrakalten Neutronen mit Oberflächen . . . . 152.2 Ultrakalte Neutronen und Galileis Fallgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.2.1 klassische Physik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.2.2 Quantenmechanik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.3 Der Quantum Bouncing Ball . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Das Gravitationsexperiment 273.1 Das Experiment im Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.2 Die Geschwindigkeitsselektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.2.1 Funktionsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.2.2 Messung des Geschwindigkeitsspektrums . . . . . . . . . . . . . . . 303.3 Das Gravitationssetup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.4 Der hochauflösende Spurdetektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353.4.1 Detektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353.4.2 Testmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363.4.3 Ortsauflösung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393.5 Die Neigungskontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403.5.1 Regelprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403.5.2 Kalibrierung der Winkelmesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413.5.3 Das Labview Frontend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433.5.4 Die Neigungskontrolle im Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463.6 Die Vibrationsdämpfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473.7 Messung des Magnetfeldes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494 Entwicklung eines Zählrohrs für ultrakalte Neutronen 514.1 Das Detektionsprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514.2 Charakterisierung des Detektors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524.2.1 Der Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534.2.2 Eine dünne Borschicht als Neutronenkonverter . . . . . . . . . . . 544.2.3 Nachweis der ionisierenden Teilchen . . . . . . . . . . . . . . . . . 584.2.4 Auslese der Pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594.3 Drei verschiedene Designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604.4 Testmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 627

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