Muons Kożmiċi: Tmexxija ta’ Ż-Żmien Murija Viżibbli

1 · Ippreddi

Muons maħluqa mir-raġġi kożmiċi għoljin fl-atmosfera jkollhom ħajja proprja ta’ madwar 2.2 mikrosekondi biss — mhux kważi biżżejjed ħin, f’veloċità kważi tad-dawl, biex jilħqu l-art bla għajnuna. Xorta waħad il-muons jiġu ddettettati fil-livell tal-baħar b’numri kbar. It-tmexxija ta’ ż-żmien tispjegah dan?

• Le — il-muons iridu jiġu maħluqa eqreb lejn l-art milli kien mistenni.
• Dan m’għandux x’taqsam mar-relattività.
• Iva — arloġġ ta’ decadement ta’ muon mgħaġġel jindaqq bil-mod mil-frame ta’ l-Art, u jestendi l-ħajja osservata tiegħu biżżejjed biex jilħaq l-art.

2 · Tħejjija

1. Iftaħ il-preset ta’ muon-time-dilation u agħfas Reset. Il-ħajja proprja tal-muon hi fissa f’2.2 µs, veloċità β = 0.995.
2. Attiva l-qarijiet ta’ fattur ta’ Lorentz u l-ħajja mtawwal.
3. Issettja l-veloċità tal-muon għal kull prova u irrekordja l-ħajja mtawwla tiegħu (mil-frame ta’ l-Art).

3 · Ħu d-Dejta

Ipinġi l-ħajja mtawwla Δt (ass ġewwa) kontra γ (ass mal-ġenb) għat-tliet provi tiegħek. Il-linja hi dritta mill-oriġini?

4 · Analizza

1. Għal prova waħda, ikkalkula γ = 1/√(1 − β²), imbagħad Δt = γ·(2.2 µs). Qabbel mat-tabella. Ikkonferma li β = 0.995 jagħti bejn wieħed u ieħor estensjoni ta’ ħajja ta’ gaxra darbiet.
2. Bla tmexxija ta’ ż-żmien, anki f’veloċità kważi tad-dawl ħajja proprja ta’ 2.2 µs tħalli muon jivvjaġġa biss madwar 660 m — ħafna inqas mill-goli atmosferiku ta’ ~15 km fejn l-aktar jinħolqu. Ispjega kif il-ħajja mtawwla li kkalkulajt tibdel din il-pittura.

5 · Estendi

1. Mil-frame ta’ referenza tal-muon innifsu, il-ħajja tiegħu xorta hi biss 2.2 µs — imma l-muon “jara” l-atmosfera mqassra fit-tul, għalhekk ma jirridx jivvjaġġa daqshekk bogħod. Ispjega għalfejn iż-żewġ spedizzjonijiet (tmexxija ta’ ż-żmien mil-frame ta’ l-Art, jew qtigħ fit-tul mil-frame tal-muon) jbassru l-istess riżultat sperimentali eżatt: il-muon jilħaq l-art.
2. L-esperiment ta’ Rossi-Hall tal-1941 li qabbel għaddijiet ta’ muon fil-quċċata ta’ muntanja kontra fil-livell tal-baħar kien wieħed mill-ewwel konfermi sperimentali diretti tat-tmexxija ta’ ż-żmien tar-relattività speċjali. Għalfejn tqabbil ta’ għaddijiet f’żewġ goli differenti jista’ jkun mod kleva biex tittestja dan it-tbassir?

Il-Fiżika Wara Dan l-Esperiment

← Lura għall-esperiment

138 Folja ta’ Lab ta’ Fiżika Stampabbli u B’Xejn