Benutzer:Ernst aus Freiburg/Spielwiese/Myonenspinspektroskopie (gelöschte Kapitel)

gelöschte Kapitel

Myonenzerfall: Energiespektrum der Zerfallspositronen und Energieabhängigkeit des Asymmetriefaktors der Winkelverteilung.

Durch die eindeutige Händigkeit der beteiligten (Anti-) Neutrinos besteht eine Korrelation zwischen Spin und linearem Impuls des Zerfallspositrons, die sich in der Anisotropie der Emissionswahrscheinlichkeit $dW(\Theta ,\epsilon ,t)$ widerspiegelt\cite{Den79}:

$dW(\Theta ,\epsilon ,t)=W(t)\cdot W(\epsilon )\cdot W(\Theta )\cdot d\epsilon \cdot {\frac {d\Omega }{4\pi }}\cdot {\frac {dt}{\tau _{\mu }}}$

• $W(t)=\exp(-t/\tau _{\mu })$ Zerfallsgesetz mit der mittleren Lebensdauer des Myons $\tau _{\mu }\approx$ 2.2 µs.
• $W(\epsilon )=2\epsilon ^{2}\ (3-2\epsilon )$ Energiespektrum mit der reduzierten Positronenenergie $\epsilon =E/E_{max}$.
• $W(\Theta )=[1+A(\epsilon )\cos \Theta ]$ Winkelverteilung relativ zur Orientierung des Myonenspins ($\Theta =0$).
• $A(\epsilon )=(2\epsilon -1)/(3-2\epsilon )$ Energieabhängiger Asymmetriefaktor der Winkelverteilung $W(\Theta )$.

Die Emission der Positronen erfolgt demnach für geringe Energien entgegengesetzt, für höhere Energien jedoch in Myonenspinrichtung. Die mittlere Positronenenergie liegt bei 35 MeV mit einem Asymmetriefaktor A = 1/3.

• aus Zerfallskanalmyonen: Mit Hilfe zweier Ablenkmagneten am Beginn und Ende des Zerfallskanals lassen sich Pionen- und Myonenimpuls und damit die Spinpolarisation festlegen. Meist verwendet man einen rückwärtsemittierten, vorwärtspolarisierten Myonenstrahl, da hier aufgrund der grösseren Impulsdifferenz die Kontamination mit Pionen geringer ist. Um die Intensität des Myonenstrahls zu erhöhen, verwendet man supraleitende Solenoide. Man zwingt damit die in einen Vorwärtskegel emittierten Myonen auf Schraubenbahnen und erhält unabhängig vom Zerfallsort eine Bündelung. Ein weiterer Vorteil des Solenoids besteht in der Entkopplung der Strahlführung bzw. -optimierung vor und nach dem Zerfallskanal.