Определение времени жизни мюона

Мы с коллегами провели несколько экспериментов по определению времени жизни мюона (от вторичных космических лучей) с использованием сцинтилляционных детекторов, соединенных с многоканальными анализаторами. Результаты неизменно показывали время жизни мюона ниже стандартных 2,2 микросекунд. Помимо плохих статистических данных и при условии отсутствия неисправностей в используемом оборудовании, какие другие факторы могут быть причиной такого несоответствия?

Вы, наверное, перепутали его с заряженным пионом, у которого время жизни в 100 раз меньше? ;-) Допускается ли такая возможность?
Это могло быть возможно в общем случае, но результаты здесь не показали такого большого отклонения. Измеренное время жизни составило около 1,6 мкс. Возможно ли, что мюон и его античастица по-разному взаимодействуют с материалом сцинтиллятора? :-)
Они, конечно, по-разному взаимодействуют с любой материей — мюон — брат, антимюон — враг, — но я полагаю, что вы знаете, как измерить местоположение с помощью сциентилятора независимо от деталей взаимодействия.
Загрязнение пиона должно быть довольно небольшим. Если он у вас есть, вы получите средневзвешенное значение в основном мюонов с несколькими пионами.
Скажите еще несколько слов об измерении времени, которое вы проводите. Если это эксперимент с отложенным совпадением, основанный на электронном пике Мишеля для идентификации задержанного события (обычный анализ останавливающихся мюонов)? Если да, то какова ваша общая частота событий (т. е. могли ли вы неправильно идентифицировать ваше быстрое событие)? Как вы калибруете свою шкалу энергии? Насколько широко энергетическое окно задержанного события? Как вы калибруете или проверяете свое измерение времени? Больше энергии и физических часов всегда уходит на калибровку и проверку вашего оборудования, а затем на проведение измерений.
Это правда, что преобладающим потоком на уровне моря являются мюоны, но даже небольшое загрязнение пионами сократит время жизни, как заметил Лубос. Вы под землей или защищены от пионов? Нужно видеть экспериментальную установку.

Ответы (2)

Как вы предположили в своем комментарии, мю − и мю + которые останавливаются в материи, не имеют одинаковых сроков жизни. мю + останавливаться между атомами вашей пробки (например, сцинтиллятора?) и распадаться на ν мю е + ν е со стандартным сроком службы 2,2 мкс. Однако мю − попасть на боровские орбиты вокруг стопорных ядер. мю − затем переходит на орбиту n = 1 L = 0, испуская оже-электроны и рентгеновские лучи. На этой ближайшей орбите происходит перекрытие между мю − волновая функция ядра и, следовательно, некоторые скорости взаимодействия с протонами и нейтронами. Таким образом, наблюдаемая скорость распада мю − представляет собой сумму скорости ядерного взаимодействия и естественной скорости распада мюона.

1 т С е е н "=" 1 т Н ты с л е а р + 1 т Н а т ты р а л
Скорость ядерного взаимодействия увеличивается с Z ядра, потому что радиусы орбиты меньше, а нуклонов больше, когда Z увеличивается. Жизни т Н ты с л е а р ≈ т Н а т ты р а л для Z ≈ 10 . Подробный обзор всего этого есть в Physics Reports 354 (2001) 243-409 . В Таблице 4.2 показаны некоторые т С е е н для мю − остановки в разных элементах.

Таким образом, ваше количество распадов в зависимости от времени представляет собой сумму двух экспонент. Один для мю + со сроком службы 2,2 мкс и один для мю − с меньшим сроком службы, который зависит от элементов вашей пробки. Отношение числа положительных мюонов к числу отрицательных мюонов на уровне моря в космических лучах составляет около 1,2. Вполне разумно, что вы измеряете <2,2 мкс для всего срока службы, но в количественном отношении вам придется подгонять две экспоненты и использовать т Н ты с л е а р для ваших стопорных элементов.

Я знаю, что вас прямо спрашивают об ответах, не связанных с оборудованием. Но когда я узнал что-то из экспериментальной физики, то всегда нужно учитывать недостатки оборудования.

Я мог бы представить себе сценарий, в котором события, запускаемые для запуска/остановки часов, имеют разное время нарастания в зависимости от того, где они происходят в сцинтилляторе, создавая ошибку наблюдения.

Еще одна вещь, которую вы можете проверить, это то, что ваши измеренные времена жизни распределены нормально. Если это не так, вы можете подумать о таких вещах, как применение силового преобразования к вашим данным.

Использование дискриминаторов постоянной дроби резко уменьшит время нарастания, связанное с систематикой. Конечно, они дороже.
Определение времени жизни мюона
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v