Презентация на тему Космические лучи

yanson-edu@yandex.ru
Богданов Алексей Георгиевич (МИФИ)
тел
mail alekb@rambler.ru

ядра атомов, образовавшиеся и ускоренные до высоких энергий в

глубинах Вселенной.
Космические лучи были открыты в 1912 г. австрийским физиком Виктором Гессом. С тех пор было сделано много открытий, связанных с космическим излучением, но остаётся ещё и немало загадок.
Физика космических лучей изучает:
процессы, приводящие к возникновению и ускорению космических лучей;
частицы космических лучей, их природу и свойства;
явления, вызванные частицами космических лучей в космическом пространстве, атмосфере Земли и планет.

атмосферы первичные космические лучи (в основном протоны) создают большое

число вторичных частиц – пионов, протонов, нейтронов, мюонов, электронов, позитронов и фотонов. Эти частицы распадаются или, в свою очередь, взаимодействуют, образуя другие частицы. Таким образом возникает каскад из большого числа вторичных частиц, который называется широким атмосферным ливнем. Ливни частиц были открыты в 1938 г. французским физиком Пьером Оже
Существуют достаточно простые “виртуальные” и экспериментальные инструменты для изучения частиц космических лучей.

детекторов для регистрации частиц космических лучей с привлечением школьников

и учителей.

California High school Cosmic ray ObServatory. Детекторы космических лучей

около Chaminade Middle School.

Коллаборация групп экспериментаторов из Канады и США, занимающихся исследованиями в области физики космических лучей высоких энергий

лучей на крыше AlbaNova University Centre, Швеция, Стокгольм
Сцинтилляционные

детекторы HiSPARC, Нидерланды http://www.hisparc.nl/

М. В. Ломоносова “МГУ-250” приурочен к его 250-летию. Его

основная задача – научная и образовательная деятельность на основе экспериментальных данных с малых космических аппаратов (http://cosmos.msu.ru/)
интернет-проект “Ливни знаний” ОИЯИ, Дубна http://livni.jinr.ru/index.php

электрон), попадая в сцинтиллятор, возбуждает атомы вещ-ва. Данное возбуждение

сбрасывается путем испускания фотона. Сцинтилляционные фотоны дошедшие до переизлучателя инициируют испускание переизлученных фотонов, которые , распространяясь по переизлучателю, достигают окна светочуствительного элемента – ФЭУ.

ФЭУ

сцинтиллятор

переизлучатель

ФЭУ – фотоэлектронный умножитель. Это прибор для регистрации фотонов. Если на входное окно попадает фотон (лучше сотня фотонов), то на выходе появляется электрический импульс.

зафиксированных между секторами переизлучателей
Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) располагается в центре

сборки

ФЭУ

характеристики детектора.

Используются световоды-переизлучатели.
Электроника детектора состоит :
блок связи с

центральной машиной;
преобразователя заряд → цифра;
преобразователя время → цифра.
Система термостабилизации.
Вес детектора ~ 70 кг. Может располагаться на земле или на крыше здания.

PMT = 30 mm

детектора вне зависимости от времени года или перепадов температуры

день - ночь. Т.е. температурный фактор не влияет на точность измерений детектора (амплитуда сигнала, момент срабатывания). Система термостабилизации состоит из:
Термоизоляционный бокс из пенопласта.
Два термодатчика.
Управляемый нагреватель.

и прокачивается обратно в детектор
Термотрубка для холодного воздуха
Термотрубка для

горячего воздуха

детекторе и температура на улице

излучения;
Мониторинг температуры в детекторе;
Калибровку измерительной части.
Электроника детектора состоит

из блоков:
Контроллер (microcontroller 8051);
Преобразователь заряд → цифра (12-bit QDC);
Преобразователь время → цифра (12-bit TDC);
Термодатчик;
Система калибровки;
Высоковольтный преобразователь (для ФЭУ);
Триггер первого уровня;
Коммуникационная система (CAN-open стандарт).

кабель
Детектор может работать на расстоянии до 1 км от

центрального компьютера

(ШАЛ) предполагает систему ливневых детекторов включенных в схему совпадений,

т.е. одновременно сработавшие детекторы свидетельствуют о наличии ШАЛ.

установке и настройкам детекторов через Интернет. На мониторах учеников

отображается такая же информация, что и на центральной машине ливневой установи. Можно выполнять исследовательские работы.

Ливневая установка расположена в институте (например в МИФИ)

Интернет

Можно выполнять исследовательские работы.
Инженеры проекта имеют полный контроль

над установкой.

Интернет

При необходимости, выезжают на ремонт или обслуживание установки

МИФИ

V
Центральный
компьютер
Схема
совпадений
Обычная
розетка
Витая пара
(
CAN
)
подтверждение
запрос

обслуживать до 48 детекторов.
Схема совпадений FreeDOS
Центральный компьютер. WinXP

для школьников. Спектр сигналов с детектора при регистрации одиночных

мюонов космических лучей

в процессе реализации) школьного проекта по изучению широких атмосферных

ливней

руб в год)
Детекторы нааходятся в МИФИ (или др точке).

Вся исследовательская (школьниками) работа осуществляется через Интернет. Ученики получают доступ к настройкам детекторов установки, к файлам выходных данных и данным мониторинга.
2. Установка вариант 2 (минимум 2 млн рублей)
Детекторы в ДАННОЙ школе; школьники могут получить полный доступ к настройкам ливневой установки, но при этом установка контролируется (через интернет) инженерами проекта. Размещение детекторов проводится по согласованию со школьной администрацией, пожарной охраной и прочими службами. Возможные варианты размещения:
На крыше школы;
На территории;
В помещении.

(частиц) (3 – 10 часов за учебный год) (проводят

инженеры проекта);
Лекции об устройстве детектора (упрощенная модель) (3 – 10 часов за учебный год) (проводят инженеры проекта);
Лабораторные работы (ученики + инженеры проекта)
Самостоятельные работы (ученики) (рефераты, доклады …..)
Практическая работа (например: домики для детекторов)

или организации. Это могут быть только по направлению ”ОБРАЗОВАНИЕ”

или совместные. Техническую часть заявки пишут инженеры проекта, а остальные главы пишутся совместно.
5. Прибыли школы
Приобретение школьниками новых знаний и умений
Повышение квалификации учителей
Дополнительный источник финансирования школы
Авторитет школы
Отчетный материал
Участие в конференциях
Поскольку подобные проекты существуют только за границей и эти зарубежные коллективы готовы к сотрудничеству – можно наладить контакты (обмен информацией, опытом). Возможен прием иностранных школьников здесь, и поездки наших школьников и учителей за границу.
6. Прибыли исполнителей (инженеров-физиков)
Данный проект рассматривается как пилотный и , в случае его успешного проведения, предполагается глобальное расширение детекторной базы, что позволит получить интересные научные результаты.
Дополнительный источник финансирования