¿Cómo puedo hacer un detector de muones simple?

Según Wikipedia, alrededor de 10000 muones alcanzan cada metro cuadrado de la superficie terrestre, producido principalmente por la colisión de rayos cósmicos de alta energía con las moléculas de la atmósfera terrestre. Y, afortunadamente, un dispositivo para detectar muones no es tan difícil de construir.

Simplemente describiré la idea del experimento y proporcionaré un enlace para el procedimiento detallado. Básicamente, lo que estamos construyendo aquí es una versión simple de una cámara Cloud, una cámara de vidrio con vapor de alcohol sobresaturado. Cuando una partícula cargada (un muón para nuestros propósitos) lo atraviesa, ionizará las moléculas de alcohol, lo que resulta en una alteración del equilibrio local. Esto causa condensación y formación de niebla a lo largo de su camino. Estas huellas se pueden ver si arrojamos una luz intensa sobre la cámara. Incluso podemos detectar la naturaleza de la carga, aplicando un fuerte campo magnético y observando la curvatura de las pistas.

Créditos de imagen: Museo Americano de Historia Natural

Ahora, vamos a los detalles prácticos. Para simplificarlo, podemos usar un acuario con un fondo transparente. Esencialmente, lo que hacemos es poner una cinta de fieltro empapada con isopropanol dentro del acuario, sellar la parte superior con una placa de metal, poner hielo seco en la parte superior para enfriar y luego poner todo al revés. Ahora, solo encienda una lámpara de proyector de diapositivas, apague todas las demás luces y disfrute de la carrera de muones en su cámara. Para divertirse, use también un imán de barra fuerte y vea cómo las pistas cercanas al imán se curvan mucho más que las demás.

Los detalles exactos que lo guiarán paso a paso están disponibles en Building a Cloud Chamber (Cosmic Ray Detector).

¡Lo único que debo agregar (por experiencia) es que el experimento debe hacerse cerca de una azotea (en lugar de abajo en el sótano) donde el flujo de muones es considerablemente mayor!

Para detectar un muón (creado por un rayo cósmico porque supongo que no tiene un colisionador de partículas en su patio trasero (si lo tiene, ¿podemos ser amigos?)), Necesita dos detectores de centelleo de plástico. Puede hacer estos detectores pegando una lámina de plexiglás frente a un tubo fotomultiplicador (probablemente será el equipo más costoso de su detector). Sugeriría moldear el plexiglás en una cúpula delgada ya que desea un área de superficie grande en comparación con el grosor para maximizar el área del detector. Coloque los dos detectores uno encima del otro con unos pocos centímetros de espacio. Si detecta un evento en ambos detectores aproximadamente al mismo tiempo, tiene un evento muon o fluctuación estadística.
La forma en que funciona este detector es que el muón pasará a través del plexiglás y depositará algo de energía en forma de luz, que será leída por el pmt. Luego, el muón pasará a través del pmt ya que es muy bueno para pasar a través de objetos y luego a través del otro detector.
Desafortunadamente, es muy poco probable que detecte algo con solo dos detectores, que no están muy limpios (nada en contra de usted, es muy difícil limpiar estos dispositivos), ya que el muón tiene una pequeña posibilidad de golpear su detector ( en cuanto a la probabilidad. Supongo que podrías rezar a los dioses de las partículas) y el muón podría pasar a través de tu detector y no depositar energía. Una forma de resolver esto sería cubrir un área de superficie más grande con detectores, pero esto podría ser costoso rápidamente. Otra opción sería unirme a un grupo de investigación y trabajar en uno de estos detectores (esto es lo que haría)

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