Myonzerfall Mystery Cache
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Difficulty:
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Terrain:
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Size: 
(micro)
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English version follows below
[Deutsch]
Myonen sind Elementarteilchen, die normalerweise nicht in der Natur
vorkommen, da sie sehr schnell (nach ca. 2 Millionstel Sekunden)
zerfallen. Hier am Paul Scherrer Institut werden sie künstlich
erzeugt, um damit spannende Experimente zu machen. Bei diesem Cache
lernt man einiges über diese sonderbaren Teilchen.
Obwohl Myonen in der Natur eigentlich nicht vorkommen, werden wir
jeder Sekunde von vielen dieser Teilchen getroffen. Dies liegt
daran, dass diese Teilchen ständig in der oberen Schicht der
Erdatmosphäre in ca. 10 km Höhe vom sog. Sonnenwind erzeugt werden,
welcher hauptsächlich aus Protonen besteht, die von der Sonne
herausgeschleudert wurden. Da die Myonen aber so schnell zerfallen,
dürften sie eigentlich nur ca. 660 m weit fliegen, bevor sie
zerfallen, selbst wenn sie mit annähernd Lichtgeschwindigkeit
fliegen. Da sie trotzdem hier unten auf der Erde vorkommen, liegt
an der sog. Zeitdilatation, die zum ersten Mal von Albert Einstein
in seiner speziellen Relativitätstheorie beschrieben wurde. Wenn
sich ein Körper mit einer Geschwindigkeit bewegt, die nahe der
Lichtgeschwindigkeit ist, vergeht für ihn die Zeit langsamer, und
zwar umso mehr, je näher seine Geschwindigkeit an der
Lichtgeschwindigkeit liegt. Obwohl uns diese Tatsache
unverständlich vorkommt, hat sie für uns alle eine grosse
Bedeutung: Die Satelliten, die das GPS Signal liefern, bewegen sich
relativ schnell um die Erde. Für sie vergeht also die Zeit
langsamer als hier auf der Erde. Dieser Effekt wird jedoch vom
Effekt des Gravitationspotentials der Erde überdeckt, welcher in
der Satellitenumlaufbahn größer ist und von der allgemeinen
Relativitätstheorie beschrieben wird. Die Summe beider Effekte
führt dazu, dass die Uhren auf den Satelliten falsch gehen, weshalb
sie verstimmt werden müssen, um mit Uhren auf der Erde synchron zu
sein.
Bei den Myonen führt nun die Zeitdilatation dazu, dass für sie die
Zeit so langsam vergeht, dass sie bis hier unten zur Erdoberfläche
fliegen können, bevor sie zerfallen. Dies wird sehr anschaulich
demonstriert im "Cosmic House". Das ist eine Installation im
PSI Forum, die aus einem Raum
besteht, in dem Detektoren für Myonen eingebaut sind. Jedesmal,
wenn ein Myon durch den Raum fliegt, wird ein ungefährlicher
Laserstrahl genau in der Flugbahn des Myon eingeschaltet. Bei
leichtem Nebel im Raum sieht man dann anhand des Laserstahls genau,
wo das Myon durch einen hindurch fliegt, was wirklich beeindruckend
ist.
Die natürliche kosmische Strahlung ist zum Glück so schwach, dass
sie dem Menschen nicht schadet. Trotzdem ist sie mitverantwortlich
dafür, dass es Mutationen im Erbmaterial gibt, damit die Evolution
und schliesslich die Entwicklung des Menschen.
Das Paul Scherrer Institut hat momentan weltweit die
intensivsten Myonen-Strahlen, mit denen grundlegende Experimente
gemacht werden und die zur Untersuchung verschiedener Materialien
eingesetzt werden. Obwohl die Anlagen genügend abgeschirmt sind,
hat es doch eines Tages tatsächlich ein Myon geschafft, aus dem PSI
zu entkommen und in ca. 5 m Höhe Richtung Italien zu fliegen. Es
ist am Myonen-Produktionstarget gestartet, welches sich genau an
den angegebenen Koordinaten befindet. Dabei hatte es eine
kinetische Energie von 124.5 MeV, was einer Geschwindigkeit von
88.85 % der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Das Myon hat sich doch
tatsächlich in den Kopf gesetzt, den Ätna auf Sizilien zu
besuchen!
Leider ist es nicht soweit gekommen, da - wir wissen es jetzt ja -
vorher zerfallen ist, und zwar genau nach seiner mittleren
Lebensdauer, die übrigens erst vor kurzem am PSI am genauesten bestimmt wurde.
Nun, das Myon hat es leider nicht nach Italien geschafft, dafür
wurde jedoch an der Stelle, wo es zerfallen ist, ihm zum Gedenken
ein Cache gesetzt. Viel Spass beim Rechnen und Suchen. |
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Die Koordinaten können hier überprüft werden:
Geochecker.com
[English]
Muon decay
Muons are elementary particles which usually do not occur in
nature, since they decay very quickly (after about two millionths
of a second). They are created artificially here at the Paul
Scherrer Institute to undertake fascinating experiments. Solving
this cache you will learn something about these strange
particles.
Although muons do not occur naturally in principle, we are hit by
many of these particles every second. This is because they are
constantly created in the upper level of the earth atmosphere at an
altitude of about 10 km by the solar wind, which is composed
primarily by protons emitted by our sun. But because muons decay so
quickly, they should only fly about 660 m before they decay, even
if they fly with almost the speed of light. The fact that they
arrive here on earth is caused by the time dilation, a principle
described first by Albert Einstein in his theory of special
relativity. If a body moves with almost the speed of light, its
time elapses slower. This effect is stronger the more the velocity
reaches the speed of light. Although this fact sounds strange, it
has an effect for all of us: The satellites delivering the GPS
signal move relative to the earth. Therefore, their clocks go
slower than those on earth. This effect is however superseded by
the effect of the gravitational potential, which is larger in the
satellite orbit and described by Einstein's general relativity. The
sum of both effect lead to the fact that the clocks on the
satellites are wrong and need to be detuned to stay in sync with
the clocks on earth.
For the muons the time dilation causes their time to elapse so
slowly that they can reach the earth's surface before they decay.
This is nicely demonstrated in the "cosmic house", which is an
installation at the PSI Forum.
It consists of a room equipped with muon detectors. Each time a
muon traverses that room, it is detected and a harmless laser beam
is turned on in the direction of the muon flight track. With some
weak fog in the room one sees exactly where one gets penetrated by
the muon.
The natural cosmic radiation is luckily so weak that it does not
cause harm to the body. Nevertheless it is one of the causes for
mutations of our genes, for evolution and finally for the
development of mankind.
The Paul Scherrer Institute has currently the world's most
intense muon beams, with which one can do fundamental experiments
and examine various materials. Although the installations are
sufficiently shielded, one muon escaped one day and flew at a
height of approx. 5 m in the direction to Italy. It started at the
muon production target, which is exactly at the coordinates of this
listing. It had a kinetic energy of 124.5 MeV, which is equivalent
to 88.85 % of the speed of light. The muon really planned to fly to
the Etna in Sicily!
Unfortunately it did not reach so far, because - now we know - it
decayed before reaching it. It decayed after exactly its average
life time, which by the way has been measured recently at PSI with
the highest
precision.. Well, the muon did not reach Italy, but in memory
of the muon a cache has been placed at the location where it
decayed. Have fun with calculations and searching! |
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Check your coordinates here:
Geochecker.com
Additional Hints
(Decrypt)
[Deutsch] Orahgmr jnf Qh uvre tryreag unfg
[English] Hfr jung lbh unir yrnearq urer