Poniższy projekt pokazuje w jaki sposób skonstruować można detektor mionów, generowanych w górnych partiach atmosfery przez promieniowanie kosmiczne zderzające się z atmosferą ziemską.
Miony są cząstkami elementarnymi należącymi do grupy leptonów z pośrednią masą około 207 masy elektronu. Mają one średni czas połowicznego rozpadu wynoszący 2,2 µs. Aby pokonać dystans od krańców atmosfery do powierzchni Ziemi pokonać muszą one 20 km, co zajmuje im około 67 µs, nawet pomimo tego, że podróżują one z prędkością bliską prędkości światła. Zgodnie z tym, zasadniczo nie powinna być możliwa detekcja mionów na powierzchni ziemi, jednakże z uwagi na dylatację czasu dla szybko lecących mionów czas płynie wolniej, co powoduje, że mogą one dolecieć do powierzchni ziemi. Widać to na wykresie rozpadu, pokazanym powyżej. Miony rozpadają się na elektrony (pozytony) i neutrina mionowe.
Krok 1: potrzebne elementy
Aby zbudować prosty detektor mionów potrzebne będą
* Światłoszczelny pojemnik, autor wykorzystał w tym celu puszkę po farbie
* Fotopowielacz - można go kupić na przykład na portalach aukcyjnych
* Woda
* Zasilacz wysokiego napięcia do fotopowielacza
* Detektor - wzmacniacz z komparatorem, podłączone do fotopowielacza
* Licznik
* Ocyloskop
* Kable BNC itp
Krok 2: Czemu woda?
Gdy cząsteczka - na przykład mion - przelatuje przez materiał z prędkością większą, niż prędkość światła w tym materiale, emitowane jest tak zwane Promieniowanie Czerenkowa. W wodzie (o współczynniku załamania równym n = 4/3) prędkość światłą wynosi c/n ≈225 000 km/s. Zatem jeśli mion przelatuje przez pojemnik z wodą z prędkością większą niż wyznaczona generowane będzie 'światło', które wykryć może nasz fotopowielacz. Wystarczy tylko zliczać impulsy z fotopowielacza, a umożliwi nam to zliczenie mionów, przelatujących przez objętość naszego zbiornika z wodą.
Krok 3: Wyniki
Aby upewnić się, że tym co generuje zliczenia są rozbłyski powodowane w wodzie przez miony autor dokonał pomiaru trzykrotnie. Najpierw mierzył przez 10 minut zliczenia z fotopowielaczem w pustej puszce - otrzymał 53 zliczenia. Następnie wypełnił zbiornik destylowaną wodą i powtórzył 10 minutowy pomiar i otrzymał 81 zliczeń. Finalnie, dokonał ostatniego pomiaru po usunięciu wody i zliczył 46 impulsów. Oznacza to, że obecność wody zwiększa liczbę impulsów w znaczny sposób! co uprawdopodabnia to, że zliczone impulsy są powodowane rozbłyskami generowanymi przez miony.
Źródło: http://www.instructables.com/id/Detecting-cosmis-muons-in-a-simple-can/?ALLSTEPS
Miony są cząstkami elementarnymi należącymi do grupy leptonów z pośrednią masą około 207 masy elektronu. Mają one średni czas połowicznego rozpadu wynoszący 2,2 µs. Aby pokonać dystans od krańców atmosfery do powierzchni Ziemi pokonać muszą one 20 km, co zajmuje im około 67 µs, nawet pomimo tego, że podróżują one z prędkością bliską prędkości światła. Zgodnie z tym, zasadniczo nie powinna być możliwa detekcja mionów na powierzchni ziemi, jednakże z uwagi na dylatację czasu dla szybko lecących mionów czas płynie wolniej, co powoduje, że mogą one dolecieć do powierzchni ziemi. Widać to na wykresie rozpadu, pokazanym powyżej. Miony rozpadają się na elektrony (pozytony) i neutrina mionowe.
Krok 1: potrzebne elementy
Aby zbudować prosty detektor mionów potrzebne będą
* Światłoszczelny pojemnik, autor wykorzystał w tym celu puszkę po farbie
* Fotopowielacz - można go kupić na przykład na portalach aukcyjnych
* Woda
* Zasilacz wysokiego napięcia do fotopowielacza
* Detektor - wzmacniacz z komparatorem, podłączone do fotopowielacza
* Licznik
* Ocyloskop
* Kable BNC itp
Krok 2: Czemu woda?
Gdy cząsteczka - na przykład mion - przelatuje przez materiał z prędkością większą, niż prędkość światła w tym materiale, emitowane jest tak zwane Promieniowanie Czerenkowa. W wodzie (o współczynniku załamania równym n = 4/3) prędkość światłą wynosi c/n ≈225 000 km/s. Zatem jeśli mion przelatuje przez pojemnik z wodą z prędkością większą niż wyznaczona generowane będzie 'światło', które wykryć może nasz fotopowielacz. Wystarczy tylko zliczać impulsy z fotopowielacza, a umożliwi nam to zliczenie mionów, przelatujących przez objętość naszego zbiornika z wodą.
Krok 3: Wyniki
Aby upewnić się, że tym co generuje zliczenia są rozbłyski powodowane w wodzie przez miony autor dokonał pomiaru trzykrotnie. Najpierw mierzył przez 10 minut zliczenia z fotopowielaczem w pustej puszce - otrzymał 53 zliczenia. Następnie wypełnił zbiornik destylowaną wodą i powtórzył 10 minutowy pomiar i otrzymał 81 zliczeń. Finalnie, dokonał ostatniego pomiaru po usunięciu wody i zliczył 46 impulsów. Oznacza to, że obecność wody zwiększa liczbę impulsów w znaczny sposób! co uprawdopodabnia to, że zliczone impulsy są powodowane rozbłyskami generowanymi przez miony.
Źródło: http://www.instructables.com/id/Detecting-cosmis-muons-in-a-simple-can/?ALLSTEPS
Fajne? Ranking DIY
