核/粒子实验

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阿尔法系列实验。

一个带电粒子吸收器的范围提供了一个衡量它的能量。在这个实验中,在空气中,范围和能量,阿尔法粒子的排放从241年我决定使用固态检测器的室气压可以不同,和不同的气体可以介绍。α粒子的gas-dependence范围原则用于烟雾探测器。

阿尔法粒子由两个质子和两个中子封装在一个粒子与一个氦核。阿尔法粒子穿过气体,气体的电离电子和失去一些动能。最终,阿尔法粒子停止,这距离对应于气体的范围。阿尔法粒子硅探测器探测到。当一个带电粒子穿过硅,它失去了能量的速度和创建一个免费的电子空穴对一对电子空穴的能量损失在300 k温度3.62 eV。知道这使我们能够确定阿尔法粒子的能量在这个实验中检测到。

执行数据收集和分析,我们使用NIM,它代表核仪器模块。检测到信号去多道分析器,它创建了一个直方图的电压脉冲与脉冲振幅,这对应于能量。我们可以看得到的频谱并使用它确定α粒子能量和范围在不同气体。

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伽马能谱学实验

跛足的光线非常高频电磁辐射原子核衰变时所产生的激发态。通过研究伽马射线的能量和分布,我们可以获得理解的能量水平和原子核的自旋结构。伽马射线光谱发现应用程序在许多不同的环境监测等领域,国土安全,核不扩散。

在这个实验室中,我们专注于理解不同的γ射线检测方法。我们比较不同的伽马射线探测器:塑料闪烁体、碘化钠探测器和Ge探测器。前两个探测器由一个闪烁体产生光子入射辐射,一个敏感的光电倍增管,把光转换为电信号和电子处理这个信号。通用电气检测器检测产生的电子空穴对伽马射线。后我们获得了很好地理解探测器和测量他们的表演,我们将继续谱学的两个应用程序:测量Rn使用活性碳罐和学习的内容在空气中残留的放射性内trinitite岩石样本。

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“μ介子望远镜”实验

当高能银河宇宙射线从空间,主要是质子,进入大气,它们与核出现在空气(氮气、氧气、氩气)产生中子,质子和π介子。由于各种交互和衰减过程,在海平面上,宇宙射线的主要组成是影响利率的μ介子~ 1.9 x 10²厘米²年代¹为美国。μ介子的能源和角分布是非常复杂的,事实上,他们是不可分割的。然而,大致说来,大多数μ介子发生在能量范围0.2 -20 GeV GeV的中值2。这个实验的目的是使用三个塑料闪烁体探测器和形成一个“望远镜”,可以指向不同的角度对地球表面正常的角。使用当前设置,我们可以确定绝对μ介子通量吗?子的角度依赖性通量是什么?我们可以确定μ介子来自上面,而不是下面?

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宇宙射线μ介子的实验

这个实验横跨整个学期,每组进行不同的实验的一部分。目标是衡量积极的生存期和磁矩μ介子使用μ介子通量由于从太空高能银河宇宙射线,产生影响的~ 1.9 x 10²厘米²年代¹为美国。

在吸收,μ介子衰变为后续检测粒子。我们建立了14个薄塑料闪烁体吸收探测器信号之间的μ介子和测量巧合当μ介子已经被俘,调查其腐烂。我们确定的比例正到负μ介子在样例的μ介子停止装置,改变介质测试灵敏度停下来捕获率。

使用这种设备,我们陷阱μ介子一生不变,测量,自旋进动和g因子(磁矩)。一生将使我们能够确定费米常数,这是一种弱相互作用强度的测量,精细结构常数,α,电磁强度的测量。这个实验室还涉及编码在根,欧洲核子研究中心开发的面向对象的程序和库,收集和分析数据。

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伽马伽马相关性实验

一些核同位素衰变为成对的高能光子,被称为伽马射线。这里我们发现腐烂的角关联事件用闪烁探测器放置在水平旋转。我们使用多通道分析仪伽马射线的光谱,建立电路测量探测器作为角的函数之间的巧合。我们使用这个设置来看看两种材料:

1。角的相关性²²Na。这是一个简单的连续两个0.511兆电子伏的巧合γe + e -湮没。这提供了一个系统具有高信噪比第一次测量和允许我们确定探测器的角分辨率。

2。角的相关性⁶⁰有限公司这是更微妙的,各向异性的计数率只有大约16%的变化从90年到180度分离。这里我们使用三个探测器测量三个同时测量一个聪明的计划。我们比较结果的量子力学理论的预测。

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穆斯堡尔谱学

这个实验是基于鲁道夫·穆斯堡尔的诺贝尔奖获得者的工作。1958年他发现可以消除经历的反冲原子因为它发出伽马射线通过嵌入在一个水晶结构,吸收能量反冲。这使我们能够研究核能通过测量γ辐射的吸收水平。吸收概要文件是受环境影响的吸收原子。

这里我们使用一个⁵⁷铁样品和多普勒效应探测⁵⁷铁超精细结构在不同的样本,包括材料样品您决定并创建包含铁、铁锈和维生素等。收集到的光谱给核相互作用的信息,包括:异构体转变,由附近的电子密度的差异;四极分裂,由于量子电场梯度;从无核磁场和磁塞曼分裂。由于伽马射线的高能和极其狭窄的能量分散,穆斯堡尔谱学是一个非常敏感的技术测量能量变化频率(因此),以解决在10几部分¹¹。

AMO /光学量子光学实验

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量子光学实验。纠缠

欧文薛定谔称为纠缠”……量子力学的特点特征,实施整个背离经典思维方式的时候。”Einstein, Podolsky and Rosen were disturbed by the nonlocal nature of interactions between entangled particles and suggested the existence of hidden variables not included in quantum mechanics. In 1964, John Bell came up with a way to test the hidden variable theory, and such tests have been the focus of experiments through to the present day. In this experiment, you will perform Bell’s test on two entangled photons created through interaction of a laser with a crystal, learning the basics of optics, single-photon detection, and statistical analysis in the process. Do the nonlocal correlations that Einstein referred to as ‘spooky action at a distance’ in fact exist?

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量子光学实验。量子擦除

在这个实验中,你将学习一些量子力学非直观的结果通过构造类型的干涉仪用于著名的迈克耳孙-莫雷实验。迈克耳孙干涉仪可以调整这有完整的相消干涉一个输出端口和完整的建设性干涉另一个输出端口。如果一个人使用波板准备的路径依赖极化光子,干扰的质量将会降低。“path”提供的信息不同偏振态在每个臂使底层物理过程可区分的。值得注意的是,可以使用偏振镜在干涉仪的输出“擦除”的路径信息,恢复干涉条纹

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量子光学实验。贝瑞的阶段

萨尼亚克干涉仪是一个循环,一个顺时针和逆时针路径干涉。因为这些路径重叠空间中,干涉仪非常稳定。我们将使用一个萨尼亚克研究贝瑞的阶段——如果光的偏振状态通过一个封闭的循环路径在庞加莱球(其表面代表所有可能的纯偏振状态,即。、线性、环形等),光子将获得额外的阶段,只取决于净立体角∠极化的路径轨迹球。

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光抽运

光抽运是一种广泛使用的和强大的技术探索原子能量状态,原子转换,和原子碰撞的形式使用电磁光,无线电频率,均匀恒定磁场。光抽运的许多应用程序中量子信息,精确控制占领的原子能州州准备是至关重要的。这个实验探讨了自然铷原子物理学的同位素。

铷原子是一个理想的模型系统研究:它的能量状态,在外部应用均匀磁场,用半经典模型可以被理解。这个模型描述了一个电子轨道的耦合,与核自旋角动量和自旋角动量耦合系统的外部领域。这些原子能量状态的实验测定可以比作Breit-Rabi的理论预测方程。铷的两种同位素,^85年Rb和^87年Rb,不同的核磁矩,使实验数据更加富裕。

在这个实验中,我们可以探索丰富的原子物理学,包括温度依赖对光子吸收截面,零磁场转换,自旋自旋碰撞过程中,电场反转测量,原子磁矩的拉比振荡,光抽运,和其他原子物理实验。

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荧光

在荧光材料发光后吸收电磁辐射。发射光通常比吸收辐射能量较低,发射光和的时间直接相关的平均时间的发光材料在激发态。不同的材料显示不同的一生,许多人一生在纳秒范围内。荧光寿命可以提供信息的组成材料和当地环境。在我们的实验中我们正在调查在不同的红宝石晶体荧光,而长荧光寿命,几毫秒。荧光寿命的测量我们使用两种技术——一个在时域和频域。一生还取决于晶体的温度;荧光实验可以通过温度从100 K到-400 K。

凝聚态实验

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超导1(电阻率和电流-电压测量)

超导量子力学现象消失的电导率温度低于临界温度。对于大多数金属的临界温度相当低(< 18 K);测量超导体的电阻率,我们需要使用液态低温设置。在这个实验中我们执行测量薄膜的电阻率的几个金属(铝,锡、铅)。的电阻率与温度数据我们可以提取超导的临界温度过渡(Tc)和Tc取决于膜的厚度。这些电影的另一个实验是研究电流电压(电流-电压)的特征附近的金属薄膜样品在不同温度和低于Tc。这个实验的结果是超导临界电流对温度的依赖。这些实验需要使用真空沉积技术制备薄膜样品。

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超导2(测量临界磁场)

这个实验是类似于“超导1”;它使用不同的低温执行设置配备磁场控制。我们可以测量超导体的性质(薄膜)的磁场。这些测量的结果是临界磁场对温度的依赖性和比较的结果与理论。

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超导3(互感实验)

在这个实验中我们正在探索使用非接触式技术超导薄膜的性质。我们一个小的交流磁场应用于薄膜样品和分析磁场的传播通过样本。随着材料进入超导状态它排斥的磁场,从而导致显著探测器响应测量磁场传播的价值。这些结果提供信息的临界温度研究样本。也从原始数据我们可以提取的信息磁场在超导体的穿透深度和温度依赖性(迈斯纳效应)。

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超导体的隧穿谱。

这是一个经典的隧道实验的基础上分析当前的(我)及其衍生品(dI / dV和一分之二d²我/ dV²)由正常Metal-Insulator-Superconductor (N-I-S)应用直流偏压下三明治。分析框架的dI / dV BSC (Bardin-Schrieffer-Cooper)理论可以用来提取超导能隙的值(D)材料的研究,最终确定其温度D (T)的依赖。这个实验需要使用真空沉积技术制备样品。

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脉冲核磁共振(pNMR)

在这个实验中我们研究spin-lattice (T1)和自旋自旋弛豫时间不同的液体含有氢原子。小样本放置在均匀磁场。拉莫尔频率的射频磁场脉冲调谐氢原子应用于移动自旋系统的平衡。我们分析系统如何回到平衡状态。可能的样本调查包括各种有机液体混合物(glycerol-water、水-乙醇等)和水解决方案包含顺或铁磁杂质(CuSO水溶液₄或FeCl₃)。我们可以进行一个实验分析spin-lattice弛豫参数固化环氧树脂。

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第二个声音超流体的速度⁴他

低于2.17 K液体4他显示了非常有趣的量子力学现象——超流态。超流体组件没有熵和粘度为零。这是预测理论和实验表明,在超流氦可以激发热传播的特殊类型是波而不是基于扩散。这种现象称为第二个声音,在这个实验中我们调查第二个声波的传播作为温度的函数。

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铁电体。Ferro1

这个实验研究不同铁电材料的铁电和热电性能。这包括测量的复杂介质磁化率作为温度的函数,直流电场,和时间(老化试验)。材料提供的光谱测量是非常广泛的,包括一些经典的铁电体BaTiO₃,KH₂阿宝₄(KDP), KD₂阿宝₄;无序铁电体(张弛振荡器)Pb(毫克_1/3注_2/3阿)₃(中性粒细胞)、Pb(毫克_1/3注_2/3阿)₃-PbTiO₃;和其他一些含铅和无铅成分。有些材料显示非平衡玻璃样的属性和有趣的作为基本研究对象。这个实验包括样品制备使用水晶和抛光设备和真空镀膜技术。所有的测量都是由一个先进的数据采集控制程序。Ferro1实验也涉及大量的数据分析。

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铁电体。Ferro2。

大多数铁电体铁电体进入地区温度低于临界温度形成所谓的域。铁电始于均匀极化,但低于临界温度域模式产生的极化样品破碎成更小的宏观(通常微米大小)领域的统一的极化。在样本域各方向保持一致的净极化材料接近于零。具体的模式取决于晶体结构的研究材料。利用偏光显微镜,铁电体的域结构可以可视化。这是基于的想法的变化通过偏振的偏振光线的物体。在这个实验中我们使用的是徕卡DM2700M偏光显微镜配备INSTEC温控阶段可以覆盖100 K - 800 K温度范围内。增加温度在铁电相变的临界温度我们可以观察到的输入材料的铁电状态并进一步发展领域的结构材料。在这个实验中我们使用透明单晶的几个像BaTiO铁电体₃和其他人Ferro1描述中列出。

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铁电体。Ferro3。

在这个实验中我们研究铁电体的极化特性。通过应用直流强电场我们可以修改域结构的铁电材料的铁电体。这最终导致均匀排列的域电场的方向(饱和状态)。在这个实验中,我们测量极化与电场的依赖项(次)。次依赖显示材料的滞后行为,从这些磁滞环我们可以摘抄一些重要的材料参数,如饱和极化,强制字段和剩余极化。测量可以执行在不同温度(200 K - 450 K),和提到的参数可以表示为温度的函数。次测量我们使用铁电测试仪RT66B从辐射技术有限公司为Ferro3实验材料的选择不是仅限于单一的晶体,我们还可以使用陶瓷材料。

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扫描探针显微镜(SPM)

这个实验包括与扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)。这个实验的目的是不专门研究材料的性质,而是熟悉这些技术,已经包括一些非常复杂的物理。在这个实验中我们提供机会调查几个微尺度和纳米结构的对象,不同的光记录媒体(CD, DVD,蓝光),热解石墨,血液细胞等。