Мюоны продолжаются лишь доли секунды, и на протяжении их мимолетной длительности судьбы они смогут быть отысканы через любой слой воздуха Почвы, циркулирующей в воздухе около нас и льющейся дождем на поверхность по уровню, подобному небольшому моросящему дождю. Часть мюонов может кроме того пробраться через поверхность Почвы и отправиться пара километров через лёд и скалу.
Сейчас физики в MIT проектировали карманный космический датчик мюона луча, дабы отследить эти призрачные частицы. Датчик возможно сделан с неспециализированными электрическими частями, и, в то время, когда включено, он освещает и учитывается любой раз, в то время, когда мюон проходит. Довольно простое устройство стоит всего 100$, дабы выстроить, делая его самым дешёвым мюонным датчиком дешёвый сейчас.
Исследователи, во главе со Спенсером Аксэни, аспирантом в Отделе MIT Физики, проектировали датчик со студентами в памяти. Они запустили программу помощи называющиеся CosmicWatch с веб-сайтом, что перечисляет части, дабы приобрести и подробные руководства относительно того, как собрать, калибровать, и руководите датчиком.
Команда оценивает, что средний ученик школы обязан совершить примерно четыре часа, строя датчик в первый раз, и всего один час, строя ее во второй раз.в один раз и управление, датчики возможно нести около, дабы измерить мюонные ставки в практически любой окружающей среде. Команда помогла поставлять практически 100 датчиков ученикам школы и студентам колледжа, каковые повысили инструменты в самолетах и погодных воздушных шарах, дабы измерить мюонные ставки на громадных высотах.
Студенты имеют кроме этого, потому, что Axani сделал, забрал метрополитен датчиков.«Вы приобретаете забавные взоры, в то время, когда Вы берете датчики частицы в метро, но мы сделали это в Бостоне», говорит Аксэни. «Так как мюонный уровень уменьшится потом вниз, Вы идете, мы помещаем датчики в станцию метро, дабы иметь размеры, как на большом растоянии метрополитен мы были».Исследователи с далека первую версию дизайна датчика в американском Издании Физики. Соавторы Аксэни – учитель MIT физики Джанет юниор и Конрад Конор Кирби.
Подробности довольно их последней версии смогут быть обнаружены интернет-странице CosmicWatch.Сокровище в мусореAxani первоначально собирался выстроить мелкий, переносной мюонный датчик как миниатюрное добавление к IceCube, громадный датчик частицы, заключенный в лед, глубочайший метрополитен в Южном полюсе. IceCube создан, дабы найти субатомные частицы, названные нейтрино.
Ученые из обсерватории внесли предложение, дабы мелкий мюонный датчик имел возможность бы быть засунут в PINGU (Точность Модернизация Нового поколения IceCube), предложенное множество, которое увеличит чувствительность датчика к низкоэнергетическим нейтрино. Мелкие мюонные датчики, похороненные в таком множестве, были бы в состоянии пометить правильное положение мюонов, разрешая ученым просеять те частицы в их поиске нейтрино.Axani забрал задачу проектирования датчика мюона прототипа для применения в PINGU.
Обычные мюонные датчики складываются из фотоумножающихся труб, выровненных со сцинтиллятором, материал, что излучает свет, в то время, когда поражено заряженной частицей. В то время, когда частица, такая как мюон подпрыгивает через датчик, фотоумножающаяся труба умножает ток, произведенный излучаемым светом. Так кроме того единственный фотон может сделать ток большим, что он бывает измерен. Это употребляется, дабы выяснить, прошли ли мюон либо вторая частица через датчик.
Тогда как большая часть датчиков мюона масштаба лаборатории сделано из громадных, громадных фотомножителей и еще более больших батарей привести их в воздействие, Аксэни искал методы сократить дизайн.По окончании рытья через оборудование для электроники, от которого отказываются, в MIT он отыскал компоненты, он должен был выстроить намного более узкое устройство, требуя небольшого количества власти.
Он кроме этого проектировал компоненты и простую электронику ПО, дабы продемонстрировать количество мюонов, проходящих через датчик, делая датчик отдельным инструментом считывания и измерения.Проект обращается в бегство
Так как Axani сперва постарался проектировать прототип, его проект превратился в большее количество упрочнения по помощи, потому, что он осознал, что компоненты, применяемые, дабы выстроить датчик, довольно распространены, легкодоступны, и несложны собраться – все совершенные качества для обучающих студентов практическая физика элементарных частиц.Он, коллега и Конрад в Национальном Центре Ядерных изучений в Польше, К. Франкиевича, собрали наборы для студентов, каковые смогут употребляться, дабы выстроить отдельные переносные датчики о размере громадного мобильного телефона. Любой набор включает часть пластмассового сцинтиллятора, фотомножителя кремния SensL, Нано Ардуино, экрана считывания, изготовленной на заказ печатной платы и 3D напечатанного кожуха, дешёвого в радуге цветов.Команда поставляла наборы студентам в Университете Варшавы в Польше, и Университете Миссури Науки и техники, где студенты выстроили множество датчиков и повысили их в погодных воздушных шарах, дабы измерить мюоны на громадных высотах.
Студенты кроме этого забрали датчики на самолеты, дабы измерить разное мюонное количество на разных высотах.«На уровне моря Вы имели возможность бы видеть одно количество каждые две секунды на уровне моря, но в самолете на крейсерской высоте, что увеличения ставки примерно причиной 50 – разительная перемена», говорит Аксэни. «От измеренного уровня Вы имеете возможность отойти – вычисляют, какова фактическая высота самолета была».Несколько в Бостонском университете кроме этого исследует возможности размещения мюонных датчиков в суборбитальных ракетах, достигая высот 100 000 футов.
«В то время, когда Вы поднимаетесь достаточно высоко, Вы выходите из мюонной производственной области космических лучей, и Вы имеете возможность начать видеть товарооборот, где темпы повышения мюонов на определенной высоте и после этого затевать уменьшаться вне определенной высоты», говорит Конрад.В конечном итоге исследователи желали бы применить собственный карманный датчик как средство мюонной томографии, техника, которая применяет распределение мюонов, дабы создать трехмерное изображение суммы материала, окружающего датчик. Ученые в прошлом применяли мюонные инструменты томографии, во многом как рентген либо снимки компьютерной томографии, дабы раскрыть геологические структуры, самой известной из которых было упрочнение в 1960-х, дабы искать скрытые палаты в Пирамиде Chephren в Гизе.«Это – что-то, что я желал бы испытать в какой-то момент, вероятно планировать офис на полу выше меня», говорит Аксэни. «Сейчас мне нравится брать эти датчики в моем портфеле и измерять мюонный уровень, в то время, когда я путешествую».
Исследователи продолжат предлагать наборы на сайте CosmicWatch, наровне с руководствами для того, как собрать и применить их. Они кроме этого сохраняют надежду собрать обратную сообщение от педагогов и студентов, каковые применяли наборы.
«Это – вправду опрятный пример того, как достаточно тайная физика может произвести что-то, что конкретно полезно», говорит Конрад.