Stern- Gerlach- Versuch mit Neutronen

TruEnemy · Anmeldungsdatum: 01.11.2010 Beiträge: 516

Hallo,

ich habe den Stern- Gerlach- Versuch mit Neutronen anstatt Silber- Atomen zu behandeln:
Neutronen aus einem Kernreaktor werden in flüssigem Wasserstoff auf 20 K
gekühlt und dann an einem Graphitkristall gebeugt. Bragg Streuung führt zu
wohl definierten Impulsen in spezifische Richtungen. Harmonische des Impulses
werden mit einem Berylliumkristall ausgefiltert. Die vertikale Ausdehnung des
Neutronenstrahles kontrolliert man mit zwei Rasierklingen aus Gadolinium.
64Gd ist f¨ur Neutronen undurchsichtig. Diese Rasierklingen bilden einen Kollimatorspalt,
parallel zur y-Achse, mit einer vertikalen Öffnung von a=5 μm. Der
Neutronenstrahl fliegt von diesem Spalt aus in die x-Richtung. Ein Schirm zur
Detektion von Neutronen befindet sich im Abstand von einem Meter vom Spalt.

Eine Skizze ist anzufertigen und die Physik dahinter zu erklären. Die Skizze wird
das geringste Problem sein, die Bragg'sche Reflexion hatten wir im Anfängerpraktikum,
die Physik dahinter ist mir klar. Aber warum man nun einen GRAPHIT- Kristall zur
Beugung und einen BERYLLIUM- Kristall als Filter für die Harmonischen des Impulses
benutzt, ist mir unklar. Was ist überhaupt mit "Harmonische des Neutronen- Impulses"
gemeint? Dass man zwei Rasierklingen aus Gadolinium benutzt, ist logisch,
sind sie doch undurchlässig für Neutronen, aufgrund der großen Kernladungszahl.

Desweiteren ist die deBroglie- Wellenlänge von den Neutronen aus dem Strahl angegeben.
OK, nun soll darüber die Geschwidigkeit und die kinetische Energie dieser Neutronen
berechnet werden. Wie stelle ich das an? Fakt ist, dass man die Neutronen in diesem Fall
als Materiewellen behandelt, logisch, ist doch auch die deBroglie- Wellenlänge angegeben.
Wie komme ich aber bei einer Materiewelle auf deren Geschwidigkeit? Damit ist wohl omega,
die Winkelgeschwindigkeit, gemeint, oder nicht? Es gibt noch mehr Fragen, aber ich will
nicht gleich alles auf einmal auf Euch loslassen. Ich wär' froh, wenn wir alles nach
und nach miteinander angehen könnten Augenzwinkern

Vorab schon einmal vielen Dank für Eure Hilfe.

Gruß.

TruEnemy · Anmeldungsdatum: 01.11.2010 Beiträge: 516

Über lambda_deBroglie = h / p und p = m*v habe ich zusammen
mit der Bragg- Gleichung 2*d*sin(alpha_n) = n*lambda_deBroglie
die Geschwindigkeit v = h*n / (2*d*m*sin(alpha_n)) hergeleitet
und damit die kinetische Energie (h²*n²)/(8*d²*m*sin²(alpha_n).
Dies stimmt soweit auch mit der Literatur überein. Damit hab' ich den
Teil des Aufbaus mit der Bragg- Reflexion abgearbeitet. Aber was dieser
zweite Kristall bringt, ist mir weiterhin unklar! Bitte um Hilfe.

TruEnemy · Anmeldungsdatum: 01.11.2010 Beiträge: 516

Fakt ist, dass der zweite Kristall wohl als Filter fungiert.
Ich schätze, er soll die "Strahlen" höherer Ordnung
"löschen", sodass wir danach einen monochromatischen
Strahl haben. Kann mir wenigstens jemand sagen,
ob die obige Herleitung richtig ist?