Winkelverteilungen

Nur durch sehr sorgfältige Messung der Intensitäten als Funktion des Winkels (Winkelverteilung, Anzahl der gemessenen Teilchen in einem bestimmten Streuwinkelbereich) kann der Kernregenbogen Effekt nachgewiesen werden. Zudem muss die Einschussenergie, d.h. die Geschwindigkeit der Projektile, so gewählt sein, dass die richtige Wellenlänge der Teilchenwellen im Experiment genutzt wird.

In der Grafik sind die Ergebnisse der letzten 10 Jahre Forschung an Laboratorien in Berlin, Japan und Frankreich zusammengefasst. Dargestellt sind Winkelverteilungen, die die gestreute Intensitäten von Sauerstoffkernen (das System ist 16O + 16O) für verschiedene Wellenlängen zeigen. 

 

Intensitätsverteilung für gestreute 16O-Kerne an 16O-Kernen. Die genanten  Wellenlängen (1,193 - 0,429 * 10-15 m) variieren auf Grund der gewählten Projektilenergien.

Für die Experimente wurde die Einschussenergie der 16O-Projektile über einen sehr weiten Energiebereich variiert (entsprechend 5% - 40% der Lichtgeschwindigkeit) und damit variiert die de Broglie Wellenlänge der Teilchenstrahlen. In Analogie zum Licht werden die verschiedenen Energien (Wellenlängen) durch die unterschiedlichen Farben der Kurven symbolisiert. Genau wie beim optischen Regenbogen, ändert sich der Winkelbereich, in dem die überhöhte Intensität erscheint.

Besonders bemerkenswert ist die Überhöhung in der exponentiell abfallenden Streuintensität, die besonders gut in der grünen Winkelverteilung bei ca. 50°, dem Regenbogenwinkel, zu sehen ist. Sie rührt von der Brechung der Teilchenwelle und der Ablenkung zur "negative" Streuwinkelseite her. Bei geringer Winkelablenkung des Strahls wirken die 16O-Kerne des Targets als kleine schwarze Scheiben für die 16O-Wellen des Projektils, hierbei sind die Wellenlängen von 1-2*10-15 m von vergleichbarer Größe wie die Durchmesser der 16O-Kerne mit 3,6*10-15 m. Dies führt zu starken Oszillationen bei kleineren Winkeln. Sie sind ein weiterer Hinweis für die Wellennatur von Teilchen: Es sind Diffraktionsmuster, die der Beugung von Licht an einer schwarzen Scheibe entsprechen. 

 

Elektronenmikroskop