Учебный эксперимент: Обнаружение космических ливней

Комплект  оборудования: 

Цель эксперимента: 

Обнаружение космических ливней с использованием совпадения сигналов от трёх сцинтилляционных плиток, расположенных рядом друг с другом на плоской поверхности.

Основа эксперимента:

 Космические ливни— это каскады частиц, образующиеся при взаимодействии космических лучей с атмосферой Земли. Они были обнаружены случайно при использовании счётчиков совпадений для изучения космических лучей. В ряде экспериментов были зафиксированы совпадения сигналов даже тогда, когда детекторы не были установлены в телескопической (вертикальной) конфигурации, а располагались рядом друг с другом на плоской поверхности.

Предположение о существовании этого нового физического явления было сформулировано Бруно Росси в 1934 году и считается первым доказательством существования протяжённых и атмосферных ливней . Итальянский физик первым пришёл к выводу, что каскадные (мультипликативные) процессы, вызываемые космическими лучами в атмосфере, аналогичны тем, которые наблюдаются в плотных материалах, таких как свинец.

Позднее несколько научных групп активно исследовали это явление. В частности, Пьер Оже и Маз предприняли систематическую кампанию по изучению атмосферных ливней и даже зафиксировали совпадения между детекторами, удалёнными друг от друга на расстояние до 300 метров! В ходе этих работ Оже и его коллеги открыли явление обширных атмосферных ливней (EAS) , вызванных частицами очень высокой энергии — порядка 10¹⁶  эВ.

Проведение эксперимента:

Подключите кабельные разъёмы от трёх детекторов SP5622 ко входам плиток на задней панели модуля SP5621. Разместите плитки на плоской поверхности на некотором расстоянии друг от друга. Включите модуль SP5621 и запустите сбор данных с помощью кнопки START на передней панели. Когда заряженная частица проходит через чёрную плитку, её энергия преобразуется в сцинтилляционное излучение. Образовавшиеся фотоны улавливаются фотосенсором и преобразуются в электрический сигнал. Количество зарегистрированных событий для каждого сцинтиллятора отображается на дисплее SP5621.

Выберите режим тройного совпадения сцинтилляторов с помощью соответствующей кнопки на передней панели, затем установите время интеграции измерения. Поскольку сбор данных будет происходить только при наличии совпадения, все события от космических частиц, проходящих лишь через одну плитку, будут автоматически отфильтрованы.

Расширенную геометрию можно реализовать, используя дополнительный комплект Cosmic Hunter. Кроме того, может быть интересно наблюдать космические ливни в зависимости от высоты над уровнем моря.

Блок-схема экспериментальной установки:

Результаты эксперимента: 

Наблюдение явления космического ливня.

Схема атмосферного ливня, зарегистрированного несколькими детекторами, и его вертикальный профиль [RD6]: