Kann man einen Berg röntgen ?

Physik am Freitag9.3.2018

M. WeberUniversität Bern

PaF, Weber, 9.3.2018 1

Röntgen

> Nobelpreis 1901 für Wilhelm Röntgen„für seine Arbeit über die Entdeckung von Röntgenstrahlung“ (erster Nobelpreis, der verliehen wurde)

> Röntgen entdeckte die X-Strahlen 1895,bei einem Experiment mit einer Kathodenstrahlröhre

> Röntgenstrahlung wurde schon früher erzeugt, die Bedeutung der Entdeckung wurde nicht erkannt und nicht publiziert

> Sie werden (Deutsch) unter Missachtung seines Testaments Röntgenstrahlen benannt

Wilhelm Röntgen(1845 - 1923)

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Röntgenbilder

Imaged from Hitachi CLINIX�

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Röntgenbilder

Intensität

Distanz

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Bilder

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Kann man einen Berg röntgen ?

Maximal Meter…

Also: eigentlich nicht. Aber wir können es doch ! PaF, Weber, 9.3.2018 6

“Röntgen”: Konzept verallgemeinern

Strahlen Absorption Aufzeichnung

Röntgen

Protonen

Neutrino

Myon

Teilchen/Welle

1 m max

Meter

1 Lichtjahr

Kilometer

…

Photo-Emulsion, CMOS

Teilchendetektoren

Neutrino-Detektor

Teilchendetektoren

Teilchendetektoren

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NASA, Beth Scupham

p

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Kosmische Myonen

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density = 2.75g/cm3

Wie tief dringendie Myonen ein ?

Wie vieleMyonen ?

Myon Fluss

Myon Eindringtiefe

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“Röntgen” mit Myonen

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Volcano Glacier

Dam Tunnel

Bridge

Underground cavity

Nuclear Power Plant Blast Furnace

Pyramid

City

Tomb

Industrial plants

Cultural AssetsArchaeology

Earth Science, disaster prevention

Geological surveyInfrastructure Inspection

Myon Tomographie

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Szintillator “Wände”

Bern, beim Bauen

CERNNeutrino Detektor

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I. Kreslo, UniBE, 2017

CERN

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Bessere Auflösung

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100 µm

Silver bromide crystal(diameter 200 nm)

70 µm

175 µm

70 µm

Detection part�emulsion layer�

Detection part �emulsion layer�

Muon

Photographic development

Transparency plastic film

muon

Photo-Emulsionen alsHochauflösender Teilchendetektor

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1750 µm

Automatisches Mikroskop @ Bern

Funktioniert ohne

Strom

Auflösung:

1 µm, 0.3�

Myonen Detektor: Emulsionsfilme

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150 µm x 120 µm x 50 µmPaF, Weber, 9.3.2018

25’000 dpi, 3D

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Myon Tomographie

Stein Stein Stein

Stein Stein Stein

Stein Stein

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Pyramiden von Giseh

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Khafre Khufu

Menkafre

Height : 144m Height : 147m

Height : 65m

KhufuKhafre (Cheops)(Chephren)

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Myon Tomographie einer Pyramide

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Muon Detektor

Kanten der PyramideMyonen

Ansicht von Oben

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Simulation

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ObereKammer

Erwartete Messung

Muon FlussRot = viele MyonenBlau = wenige Myonen

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Simulation

Upper chamber

Messung

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CHEOPS

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Simulation und Messung

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Grand Gallery

King’s Chamber

Grand Gallery

King’s Chamber

MessungSimulation???

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(CHEOPS)November 2017

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In der letzten Eiszeit

Bern

EigerMönch

Jungfrau

Gletscher in der Schweiz

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Myon Tomographie

Eis

Stein Stein Stein

Stein

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„Röntgen“ mit Myonen .

KosmischeStrahlen(Myonen)Fels Eis

Detektor

Gletscher “röntgen”

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Eiger-mu Projekt

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Myonen

Film Jan.-Feb. 2016 (50 Tage)

Detektorstandort unter dem Aletschgletcher.

Experiment @ Aletschgletscher (Jungfraubahn)

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Nishiyama et al., May 2017Geophysical Research Letters

systematic error statistical error (1 sigma)

Felsoberfläche unter dem Aletschgletscher

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Wir haben einenBerg “geröntgt”!

(gemyont ?)

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Eigergletscher (~ 1 km), Messung abgeschlossen, Auswertung läuft

Was kommt als Nächstes?

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Zusammenfassung

> Röntgen Strahlen sind in der Medizin weit verbreitet

> Röntgen (X-Rays) haben eine Reichweite von Meter

> Kosmische Myonen haben Reichweiten von Kilometer

> Detektoren der Teilchenphysik haben hohe Auflösung und

werden verwendet

> Pyramiden, Berge, ….

> Wir freuen uns über weitere Studierende und Forschende !

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