Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
College aantekeningen

Positronium Lifetime

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
14
Geüpload op
25-02-2024
Geschreven in
2019/2020

Details of the work through and analysis of Positronium lifetime

Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

Lifetime of positronium
Lab report
Friedrich Kurz, Guillem Cucurull, Kaya Vogler


Contents
1 Introduction 2

2 Theory 2

3 Experimental setup 3

4 Experimental method 5
4.1 Energy measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4.2 Time measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

5 Data Analysis and Results 9
5.1 Time calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5.2 Positronium Lifetime in POM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.3 Positron Lifetime in Aluminium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5.4 Energy spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

6 Discussion 13




1

, 1 Introduction
This lab aims to measure the lifetime of positronium. Positronium is a particle
which consists of an electron and a positron. For the experiment, a radioactive
source undergoing β + decay is used. The β + particles (or positrons) bond to an
electron to form positronium, which then annihilates. We use known energies of
photons emitted in the various steps of the experiment to determine the lifetime of
the positronium.
In the first part of the experiment, the source is placed in an aluminium container,
in which electrons are free. We measure a 1275 keV photon emitted during the source
decay to mark the ’start’ time of the positron’s lifetime. In the next step we measure
a 511 keV photon which is emitted during the annihilation of the positron with an
electron. The time difference between these two events gives us a measurement for
the lifetime of the positron in aluminium.
In the second part, the source is placed in a polyoxymethylene (POM) container,
in which the electrons are not free. This means that bound positronium states can
be formed, as the positrons lose energy when they collide with the material. The
positronium later annihilates (decays) in the same way as in the first part of the
experiment, and we can again measure the time difference between the 1275 keV
photon being detected and a 511 keV photon being detected to determine the lifetime
of the bound positronium.


2 Theory
Positronium can exist in two different states: para- and ortho-positronium. Para-
positronium is the state in which the spin of the electron is antiparallel to the spin
of the positron. In ortho-positronium the two spins are parallel. Both of these states
are unstable and will annihilate after a short time. In the case of para-positronium,
the annihilation will emit 2 photons, the ortho-positronium will emit 3. It is well
known that the photons emitted in the decay of para-positronium each have an
energy of 511keV.
Para-positronium has a much shorter lifetime than ortho. Due to parity conser-
vation under electromagnetism, there can only be odd numbers of photons emitted
from ortho-positronium decays and only even numbers for para. Due to this, the
decay width for ortho-positronium is smaller than that for para; and thus the life-
time, which is inversely proportional to the decay width, must be greater for ortho
than for para. In vacuum, the lifetimes of the two states have been determined as
shown in Tab.2

para-positronium 1.25· 10-10 s
ortho-positronium 1.42· 10-7 s
Table 1: Positronium lifetimes in vacuum

In material, the lifetime of the ortho state is much shorter. This is because it is
able to change into para-positronium through collisions with atoms in the material.

2

Geschreven voor

Instelling
Vak

Documentinformatie

Geüpload op
25 februari 2024
Aantal pagina's
14
Geschreven in
2019/2020
Type
College aantekeningen
Docent(en)
Lawrence
Bevat
Alle colleges

Onderwerpen

$13.29
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper
Seller avatar
guillemcucurull

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
guillemcucurull University of Zurich and Boston University
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
-
Lid sinds
2 jaar
Aantal volgers
0
Documenten
6
Laatst verkocht
-

0.0

0 beoordelingen

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen