Dynamik ultrakalter Neutronen im Gravitationsfeld der Erde

5.1 Analyse zum Quantum Bouncing Ball 72Richtung quantenmechanische Interferenzeffekte auftreten, die durch die Quantennaturder Fallbewegung ultrakalter Neutronen erklärt werden kann.Um den Quantum Bouncing Ball experimentell nachzuweisen, wurde die Aufenthaltwahrscheinlichkeitin z-Richtung ortsaufgelöst mit dem in Abschnitt 3.4 erwähnten Spurdetektorgemessen. Dies wurde an vier verschiedenen x-Positionen {0,6,7,8cm} durchgeführt,indem Neutronenspiegel unterschiedlicher Länge nach der 30µm hohen Stufe eingebautund der Detektor direkt dahinter plaziert wurde. Eine feste Schlitzbreite von 40µm wurdedurch dünne Metallbänder, sogenannte Fühlerlehrenbänder, als Abstandhalter gewährleistet.Eine spätere Überprüfung der Dicke dieser Lehrenbänder ergab jedoch, dass diewahre Schlitzbreite 43µm entsprach. Abbildung 5.1 zeigt noch einmal den experimentellenAufbau.Bei der geringen Transmission durch den Präparationsschlitz von etwa 30 · 10 −3 s −1 ergebensich lange Messzeiten, um eine ausreichende Statistik an gezählten Neutronen zugewährleisten. In Tabelle 5.1 sind die Messzeiten und die Gesamtzahl der detektiertenNeutronen auf dem Spurdetektor aufgeführt.Tabelle 5.1: Die Messzeiten und zugehörige Anzahl an detektierten Neutronenbei den verschiedenen x-Positionen. Die Messungenbei x = 7cm und x = 8cm konnten bisher nicht ausgewertetwerden.x-Position [cm] Messzeit [h] Statistik0 70 35376 62 26987 47 -8 113 -5.1.1 Auslese des SpurdetektorsDurch eine 200nm dicke Borschicht werden die ankommenden Neutronen in einen Lithiumundeinen α-Kern umgewandelt. Eines der beiden Teilchen dringt in den Detektor einund hinterlässt dort Defekte in der Molekülstruktur. Diese Defekte werden durch Ätzenmit Natronlauge zu Spuren mit einem mittleren Durchmesser von 1.5µm aufgeweitet,sodass sie unter einem optischen Mikroskop sichtbar werden. Die (y,z)-Positionen derSpuren werden von der Detektionssoftware des Mikroskops bestimmt und anschließendin Form einer Tabelle gespeichert. Abbildung 5.2 zeigt die Rohdaten an den Positionenx = 0cm und x = 6cm nach der Stufe.Der Bereich des Detektors, der von den ultrakalten Neutronen aus dem Präparationsschlitzgetroffen wurde, entspricht etwa der Ausdehnung des Präparationsschlitzes selbst.Es ergibt sich ein schmales Band vieler Spuren über eine Länge von 10cm und einer Breitevon etwa 40µm. Bei sorgfältiger Positionierung des Detektors auf dem Mikroskoptischliegt das gesamte Band in z-Richtung innerhalb des Sichtfeldes von (211 × 282)µm 2 des