Измерения и их обработка

Краткая теория

Изучение состава и поглощения космического излучения в свинце

Лабораторная работа

Космические лучи - это заполняющие все космическое пространство микрочастицы с высокой энергией, называемые также первичным космическим излучением. В пределах солнечной системы оно изотропно и постоянно во времени. Интенсивность его составляет 2-4 частиц/(см²сек). Анализ состава первичных космических лучей показывает, что они состоят в основном из протонов (более 90%) и a-частиц (около 7%), малое процентное содержание составляют также тяжелые ядра, электроны, позитроны, нейтрино и g-кванты. Основными источниками первичных космических лучей являются взрывы сверхновых звезд (галактические космические лучи) и Солнце. Природа космических лучей сверхвысоких энергий пока не имеет однозначной интерпретации.

Вторичное космическое излучение возникает вследствие прохождения космических лучей через атмосферу по пути к Земле. Условно вторичное космическое излучение можно разбить на так называемую мягкую и жесткую компоненты, которые отличаются величиной энергии и своим составом. Атмосфера сильно поглощает компоненты мягкого вторичного излучения и до Земли доходят только высокоэнергетические частицы жесткой компоненты с энергией более 10¹⁰ эВ. Например, на уровне моря, интенсивности жесткой и мягкой компонент составляют:

I_ж = 1,7 *10^-2 част/см²с, I_м = 0,7 *10^-2 част/см²с.

В работе исследуется прохождение космических лучей через вещество - набор свинцовых пластин. В эксперименте измеряется зависимость интенсивности космического излучения от толщины свинцовых пластин. С потерей энергии частицей уменьшается интенсивность вторичного космического излучения, которое ослабляется за счет частиц мягкой компоненты, практически полностью поглощаемой слоем вещества - свинцовыми пластинами. Это позволяет измерить отношение интенсивностей жесткой компоненты, имеющей большую проникающую способность (I_ж), к суммарной интенсивности в отсутствии пластин:

I₀ = I_м + I_ж.

Необходимо отметить, что измерения проводятся в лаборатории, и мягкая компонента излучения поглощается также и перекрытиями в здании, поэтому доля мягкой компоненты, дошедшей до пластин и способной в них поглотиться, мала по сравнению с полным потоком вторичного излучения, и реально мы оцениваем только верхнюю границу отношения I_м/I_ж. Все измерения проводятся при вертикальном падении лучей, соответствующем максимуму интенсивности космического излучения. Общий вид установки приведен на Рис.1.

“Космический телескоп” состоит из нескольких рядов параллельно включенных счетчиков Гейгера - Мюллера. Он позволяет регистрировать только частицы, пролетевшие через все счетчики, что достигается с помощью схемы совпадений, посылающей в этом случае импульс напряжения на пересчетную схему. Телескоп может поворачиваться вокруг оси крепления его к стойке на угол Q, считываемый на круговом лимбе прибора. Установка способна регистрировать частицы, летящие в пределах изменения этого угла.

Дата добавления: 2014-12-25