Μέτρηση του χρόνου ζωής του µιονίου

Σχετικά έγγραφα
Ανίχνευση Νετρίνων Εισαγωγή

Διάδοση των Μιονίων στην Ύλη

Η ενεργός διατομή της αλληλεπίδρασης μιονίου με την ύλη

ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕ ΙΟ = Ο. Μαγνητικό πεδίο ευθύγραµµου ρευµατοφόρου αγωγού. Μαγνητικό πεδίο κυκλικού ρευµατοφόρου αγωγού.

Φυσικό Τμήμα Παν/μιο Ιωαννίνων - Ειδική Σχετικότητα - 1 Λυμένα Προβλήματα - IV

Ε Θ Ν Ι Κ Ο Μ Ε Τ Σ Ο Β Ι Ο Π Ο Λ Υ Τ Ε Χ Ν Ε Ι Ο

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Χαρακτηριστικά - Ιδιότητες W Πρότυπο Weinberg Salam: Σχέση m z m Σχέση m, m t, m H Μέτρηση m Επιταχυντές pp (pp bar Επιταχυντές e - e + ba

Τα νετρίνα ως πηγή πληροφοριών

Διάλεξη 7: Αλληλεπιδράσεις νετρονίων & πυρηνική σχάση

1 u. Άσκηση 1. Ηλεκτρόνιο κινείται µε ταχύτητα 0.85c.

Εισαγωγή. 1. Παράµετρος, εκτιµητής, εκτίµηση

2. Ποιά από τις παρακάτω γραφικές παραστάσεις αντιστοιχεί στο νόµο του Ohm; (α) (β) (γ) (δ)

ΑΤΟΜΟ Υ ΡΟΓΟΝΟΥ. ΜΟΝΤΕΛΟ BOHR.

ΑΡΧΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 19/04/16

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις παρακάτω ερωτήσεις 1-4, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ 2 ΕΡΓΑΣΙΑ: Χρονική φασματοσκοπία- χρήση συστήματος TAC-μέτρηση μικρών χρόνων ζωής

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις παρακάτω ερωτήσεις 1-4, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Ε ι σ α γ ω γ ή στo Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ 2 ΕΡΓΑΣΙΑ : ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΚΑΝΔΑΛΙΣΜΟΥ

= = = = N N. Σηµείωση:

1) Μη συνεργατική ισορροπία

Η. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ( T) ( 1) ( 2) 3 x =

Μέτρηση του χρόνου ζωής του μιονίου

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 11/05/15

Niels Bohr ( ) ΘΕΜΑ Α

ΕΛΕΓΧΟΙ ΥΠΟΘΕΣΕΩΝ ΓΙΑ ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΟΓΙΕΣ ΚΑΝΟΝΙΚΩΝ ΠΛΗΘΥΣΜΩΝ

β - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Α ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

Απορρόφηση ακτινοβολίας-β από την ύλη

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 20 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

n proton = 10N A 18cm 3 (2) cm 2 3 m (3) (β) Η χρονική απόσταση δύο τέτοιων γεγονότων θα είναι 3m msec (4)

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΘΕΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 2012

ΕΡΓΑΣΙΑ 2 (Παράδοση:.) Λύση Ι. Το πεδίο ορισµού Α, θα προκύψει από την απαίτηση ο παρονοµαστής να είναι διάφορος του µηδενός.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2015 Β ΦΑΣΗ Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ / ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 21 ΜΑΪΟΥ 2008 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6)

Μιόνιο μ ±. Mass m = ± MeV Mean life τ = ( ± ) 10 6 s τμ+/τ μ = ± cτ = 658.

Ανιχνευτές σωματιδίων

Μάθημα 5 α) β-διάσπαση β) Ασκήσεις

β - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2003

] 2 ΑΣΚΗΣΕΙΣ. Υπόδειξη α. Πιθανότητα ανάκλασης: R=1-T 2 Τελικά R = όταν α c R 1 (ολική ανάκλαση) β. Θα πρέπει: de

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 18/04/16

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Επιµέλεια: Οµάδα Φυσικών της Ώθησης

ΔΕΛΤΙΟ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΔΕΙΚΤΗ SET02: ΜΕΓΕΘΟΣ ΑΓΟΡΑΣ

ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ

Παράδειγμα Το γνωστό παράδειγμα με τα βάρη 30 ατόμων ταξινομημένα σε 5 ομάδες. Η μέση τιμή για το δείγμα έχει βρεθεί x = 77. = =

Γενικές Πληροφορίες - I. Εισαγωγή στo Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής. Γενικές Πληροφορίες - II. Εργαστήριο Κορμού ΙΙ. ιστοσελίδα μαθήματος

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Ε: Από τί αποτελείται η ύλη σε θεμελειώδες επίπεδο;

Κεφάλαιο 6: Διαμαγνητισμός και Παραμαγνητισμός. Λιαροκάπης Ευθύμιος. Διηλεκτρικές, Οπτικές, Μαγνητικές Ιδιότητες Υλικών

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 20 ΜΑΪΟΥ 2015 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

i. 3 ii. 4 iii. 16 Ε 1 = -13,6 ev. 1MeV= 1, J.

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Κεφάλαιο 9: Ελεύθερα Ηλεκτρόνια σε Μαγνητικό Πεδίο. Λιαροκάπης Ευθύμιος. Διηλεκτρικές, Οπτικές, Μαγνητικές Ιδιότητες Υλικών

Εργαστηριακή ή Άσκηση η 3

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Ο Πυρήνας του Ατόμου

1. Ιδιότητες των πυρήνων

Η απορρόφηση των φωτονίων από την ύλη βασίζεται σε τρεις µηχανισµούς:

Κάτω. Πάνω. Όνομα: Πάνω Επώνυμο: Κουάρκ. Επώνυμο: Κουάρκ. Του αρέσουν:z, W+, W-, γλουόνια, φωτόνια. W-, γλουόνια, φωτόνια. Παιχνίδι με κάρτες: Σνάπ

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Προσαρµοστικοί Αλγόριθµοι Υλοποίησης Βέλτιστων Ψηφιακών Φίλτρων: Παραλλαγές του αλγόριθµου Least Mean Square (LMS)

δ. διπλάσιος του αριθµού των νετρονίων του πυρήνα του ατόµου.

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

ΘΕΜΑ Β Β.1 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 8 Β.2 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 9

ÖÑÏÍÔÉÓÔÇÑÉÏ ÈÅÙÑÇÔÉÊÏ ÊÅÍÔÑÏ ÁÈÇÍÁÓ - ÐÁÔÇÓÉÁ

ΕΙΔΙΚΗ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ. Νίκος Κανδεράκης

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ 2/6/2005 ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Ανάλυση δεδοµένων του πειράµατος DELPHI Μέτρηση των ποσοστών διάσπασης του µποζονίου Ζ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗΣ ΥΝΑΜΙΚΗΣ Έλλειµµα µάζας και ενέργεια σύνδεσης του πυρήνα του ατόµου A

I. ΜΕΤΡΗΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΥΠΟΒΑΘΡΟΥ ΘΩΡΑΚΙΣΗ ΤΟΥ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗ

Μάθημα 5 - Πυρηνική 1) Ειδη διασπάσεων και Νόμος ραδιενεργών διασπάσεων 2) αλφα, 3) βητα, 4) γαμμα

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ - ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ

To CERN (Ευρωπαϊκός Οργανισµός Πυρηνικών Ερευνών) είναι το µεγαλύτερο σε έκταση (πειραµατικό) κέντρο πυρηνικών ερευνών και ειδικότερα επί της σωµατιδι

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Διάλεξη 5: Αποδιέγερσεις α και β

Συστήµατος Αναφοράς. Συγχρονισµός των Ρολογιών Ενός

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2012 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

ΕΠΑ.Λ. Β ΟΜΑ ΑΣ ΦΥΣΙΚΗ I ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Θηκόγραμμα (box-plot) Γραφική παρουσίαση των μέτρων θέσης μιας μεταβλητής

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ 2 ΕΡΓΑΣΙΑ: Αναλογικός Ανιχνευτής ολίσθησης και Σύστημα λήψης δεδομένων CAMAC

(α) (β) (γ) [6 μονάδες]

Ραδιενεργές διασπάσεις. Ραδιονουκλίδια στην ιατρική

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2013

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΙΑΤΡΙΚΗ ΚΑΙ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ SPECT

Περιεχόµενα Παρουσίασης 2.1

Φυσικά ή τεχνητά ραδιονουκλίδια

οποίο ανήκει και π ο γνωστός αριθµός.

Transcript:

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ II Χ. Πετρίδου,. Σαψωνίδης Μέτρηση του χρόνου ζωής του ιονίου Σκοπός Το ιόνιο είναι το δεύτερο ελαφρύτερο λεπτόνιο στο standard Model ε ια άζα περίπου 106 MeV. Έχει spin ½ και φορτίο ±1. Η θέση του στην ταξινόηση των φερονίων φαίνεται στον πίνακα 1. Ο έσος χρόνος ζωής του ιονίου είναι περίπου 2,2 s. Το ιόνιο έχει υψηλή διεισδυτική ικανότητα και η απώλεια ενέργειας του όταν περνάει έσα από ύλη είναι ικρότερη από του ηλεκτρονίου. Σκοπός της άσκησης είναι η έτρηση του χρόνου ζωής του ιονίου. Πίνακας 1.1: Τα Φεριόνια 1

Εισαγωγή Τα ιόνια ανακαλύφθηκαν το 1936 σε πειράατα κοσικής ακτινοβολίας από τους Anderson και Neddermeyer. Η κοσική ακτινοβολία, που αποτελείται από σωατίδια υψηλής ενέργειας, κυρίως πρωτόνια (90% των οποίων είναι τα πρωτόνια, 9% πυρήνες ηλίου, 1% διάφοροι άλλοι πυρήνες και ηλεκτρόνια), εισέρχεται στην γήινη ατόσφαιρα και αλληλεπιδρά ε τους ατοσφαιρικούς πυρήνες έχοντας ως αποτέλεσα τη δηιουργία δευτερογενών σωατιδίων. Ένα πρωταρχικό σωατίδιο τής κοσικής αλληλεπιδρά ε ένα πυρήνα των ορίων της ατόσφαιρας. Μια τέτοια αλληλεπίδραση αρχίζει ένα καταιγισό πυρηνικών και ηλεκτροαγνητικών αλληλεπιδράσεων υψηλής ενέργειας οι οποίες παράγουν ένα εγάλο αριθό από σωατίδια που περιλαβάνουν πρωτόνια, νετρόνια, πιόνια (φορτισένα και ουδέτερα), καόνια, φωτόνια, ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια. Αυτά τα δευτερογενή σωατίδια στη συνέχεια υφίστανται ηλεκτροαγνητικές και πυρηνικές αλληλεπιδράσεις και παράγονται επιπλέον σωατίδια. Το σχήα 1 δείχνει τη γενική ιδέα αυτής της διαδικασίας. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον έχουν τα φορτισένα πιόνια. Μερικά από αυτά θα αλληλεπιδράσουν έσω της ισχυρής δύναης ε τους πυρήνες ορίων αέρα αλλά άλλα θα διασπαστούν αυθόρητα έσω της ασθενούς αλληλεπίδρασης σε ένα ιόνιο συν ένα νετρίνο ή ένα αντινετρίνο. + + π + ν π + ν Σχήα 1: ιαδικασία εξέλιξης της κοσικής ακτινοβολίας στην ατόσφαιρα. 2

Έτσι τα κοσικά ιόνια παράγονται από την διάσπαση των πιονίων, σε ύψος πάνω από 15 χλ και παρατηρούνται από τους ανιχνευτές στο επίπεδο της θάλασσας. Με την ταχύτητα του φωτός το ταξίδι τους διαρκεί περίπου 50 sec. Αν και ο χρόνος ζωής του ιονίου (σε ηρεία) είναι κατά 20 φορές ικρότερος (~2,5 s) η παρουσία των ιονίων στο επίπεδο της θάλασσας είναι απόδειξη της διαστολής του χρόνου της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας. Το ιόνιο δεν αλληλεπιδρά ε την ύλη έσω της ισχυρής αλληλεπίδρασης αλλά όνο έσω της ασθενούς και της ηλεκτροαγνητικής. Μέσα στην ύλη υπάρχουν δυο ανταγωνιστικές διαδικασίες για το ιόνιο: ιάσπαση (εικόνα 2.2) e + ν e + ν αρπαγή από τον πυρήνα (εικόνα 2.3) p ν + n + Λόγω της άπωσης Coulomb, η αρπαγή από τον πυρήνα δεν είναι πολύ πιθανή για θετικά ιόνια. Έτσι για τα + η διάσπαση είναι η κυρίαρχη διαδικασία. Για τα αρνητικά ιόνια ωστόσο η αρπαγή από τον πυρήνα είναι η πιο πιθανή διαδικασία. Αυτό οδηγεί σε ικρότερο χρόνο ζωής για το -. Στην άσκησή ας δεν διαθέτουε αγνητικό πεδίο για να διαχωρίσουε τις τροχιές των αντίθετα φορτισένων σωατιδίων και άρα δεν είναι δυνατόν να πούε αν το ιόνιο που ανιχνεύεται στον ανιχνευτή ας είναι θετικό ή αρνητικό. Ο λόγος του αριθού των θετικών ιονίων προς αυτόν των αρνητικών ιονίων της κοσικής ακτινοβολίας που φτάνουν στο επίπεδο της θάλασσας είναι + / - 1.225. Το ιόνιο ταξιδεύει ια σχετικά εγάλη απόσταση χάνοντας την κινητική του ενέργεια και τελικά διασπάται έσω της ασθενούς αλληλεπίδρασης σε ένα ηλεκτρόνιο και ένα νετρίνο και ένα αντινετρίνο. + + e + ν + ν e + ν + ν e e (α) (β) Σχήα 2:Τα διαγράατα Feynman της διάσπασης (α) και της αρπαγής (β) του ιονίου. Η ροή των ιονίων στο επίπεδο της θάλασσας είναι περίπου 1 ανά λεπτό ανά cm 2 (βλ. http://pdg.lbl.gov για τους ακριβέστερους αριθούς) ε ια έση κινητική ενέργεια περίπου 4 GeV. 3

Σχήα 3. Κατανοή της ορής των ιονίων που φτάνουν στο επίπεδο της θάλασσας. [Greider, p399]. Πειραατική διάταξη Η πειραατική διάταξη είναι ένα τηλεσκόπιο κοσικής ακτινοβολίας το οποίο αποτελείται από τρία επίπεδα καταετρητών σπινθηρισών και ένα παχύ στρώα σιδήρου ως απορροφητή/επιβραδυντή. Η πειραατική διάταξη φαίνεται στο παρακάτω σχήα 4. Οι σπινθηριστές χρησιοποιούνται για την ανίχνευση των εισερχόενων και εξερχόενων σωατιδίων και ο σίδηρος σταατά κάποια από τα εισερχόενα ιόνια και επιβραδύνει τα υπόλοιπα. Α Β Γ Σχήα 4: Πειραατική διάταξη για τη έτρηση του χρόνου ζωής των ιονίων. Οι καταετρητές σπινθηρισών αποτελούνται από έναν σπινθηριστή συνδεδεένο ε δύο φωτοπολλαπλασιαστές στα δύο άκρα του έσω δύο οδηγούς φωτός (light guides). Καθώς τα σωατίδια περνούν διαέσου των σπινθηριστών, διεγείρονται τα ηλεκτρόνια των ορίων του υλικού του σπινθηριστή. Στη συνέχεια, αποδιεγείρονται και εκπέπουν φωτόνια. Λόγω του ότι οι σπινθηριστές είναι καλυένοι ε φύλλο 4

αλουινίου, το φως δεν πορεί να διαχυθεί από τα πλάγια. Επιπλέον, έχουν καλυφθεί ε αύρη ταινία για να αποφύγουε την είσοδο και έξοδο του φωτός. Έτσι, όλα τα φωτόνια κατευθύνονται προς τους οδηγούς φωτός και ετά στη φωτοκάθοδο των φωτοπολλαπλασιαστών, όπου σχηατίζονται τα φωτοηλεκτρόνια και στη συνέχεια ενισχύονται από την υψηλή τάση που εφαρόζουε ώστε να δώσουν αρνητικό σήα εξόδου. Τα ιόνια της κοσικής διαπερνούν τη διάταξη των ανιχνευτών χάνοντας έρος της ενέργειάς τους τόσο στους σπινθηριστές όσο και στο σίδηρο. Για τη έτρηση του χρόνου ζωής των ιονίων ας ενδιαφέρουν τα ιόνια τα οποία εισέρχονται στη διάταξη, επιβραδύνονται, σταατούν και στη συνέχεια διασπώνται έσα στον τελευταίο σπινθηριστή Γ. Επειδή ο σκοπός της άσκησης είναι να προσδιορίσουε το χρόνο ζωής των ιονίων, πρέπει να καταγράψουε το χρόνο που εσολαβεί εταξύ κάθε εισερχόενου ιονίου και εξερχόενου ηλεκτρονίου (ποζιτρονίου) από τη διάσπαση του ιονίου. Η κατανοή των καταετρούενων χρόνων ακολουθεί την εκθετική σχέση Ν(t)=Ν(0)exp(-t/τ ). Όργανα - Εξοπλισός Εκτός από τους ανιχνευτές, χρησιοποιούε επίσης ία ονάδα ΝΙΜ (Nuclear Instrument Modules) και ία ονάδα CAMAC (Computer Automated Measurement and Control) ε τις κατάλληλες κάρτες και υποονάδες. Όλοι οι αλγόριθοι και οι ρυθίσεις του πειράατος γίνονται έσα στη ονάδα ΝΙΜ και η ονάδα CAMAC χρησιοποιείται για να διαβάσουε τα αποτελέσατα έσω Η/Υ. Οι ονάδες ΝΙΜ που θα χρησιοποιήσουε πορούν να συνοψιστούν ως εξής: Discriminator ( ιευκρινιστής): έχεται αρνητικά σήατα στην είσοδο. Αν το σήα εισόδου έχει εγαλύτερο πλάτος από το κατώφλι που έχουε θέσει τότε δίνει στην έξοδο ένα τετραγωνικό σήα 0.8V (τυπικό σήα ΝΙΜ) ε επιθυητό πλάτος. FI/FO (Fan-in Fan-out): Γενικά, χρησιοποιείται για να αθροίσει κάποιον αριθό καναλιών ή να δηιουργήσει αντίγραφα ενός παλού και να αντιστρέψει το αποτέλεσα αν είναι απαραίτητο. Coincidence (Σύπτωση): Χρησιοποιεί σήατα ΝΙΜ για είσοδο και έξοδο. ίνει ένα σήα ε ρυθιζόενο πλάτος αν τα σήατα εισόδου συπίπτουν (τα πλάτη τους αλληλοεπικαλύπτονται) για κάποιο χρονικό διάστηα. Dual Timer: Επιτρέπει να αλλάξουε το πλάτος σταθερής εισόδου του ΝΙΜ κι επίσης εισάγει εγάλες χρονικές καθυστερήσεις (έχρι seconds). Counter: Μετράει των αριθό των σηάτων ΝΙΜ για ένα δεδοένο χρονικό διάστηα. 5

Το CAMAC crate συνδέεται ε έναν υπολογιστή έσω ιας GPIB (General Purpose Interface Board) για την λήψη των δεδοένων. Μία ονάδα ΤDC (Time to Digital Converter) ετατρέπει τη χρονική διαφορά άφιξης δύο παλών στις εισόδους common start και stop σε ένα ακέραιο αριθό. Η έγιστη χρονική διαφορά που πορεί να ετρήσει είναι περίπου 500 ns. Πείραα Υπάρχουν τρία επίπεδα σπινθηριστών στο πείραά ας. Εδώ, θα χρησιοποιήσουε τον επάνω απαριθητή για να δούε το αναλογικό σήα στον παλογράφο. Είναι σηαντικό να δούε το έγεθος του σήατος και το έγεθος του θορύβου ώστε να καθορίσουε το κατώφλι για τον διευκρινιστή. Κάθε σπινθηριστής παρουσιάζει ία εξάρτηση από την υψηλή τάση HV που εφαρόζουε στον φωτοπολλαπλασιαστή (ΡΜΤ). Για να εξετάσουε τη συπεριφορά του αριθού των γεγονότων σαν συνάρτηση της υψηλής τάσης που εφαρόζουε, πάρτε δεδοένα ε την παρακάτω συνδεσολογία. Το κατώφλι του διευκρινιστή πρέπει να ρυθιστεί στην τιή που έχετε καθορίσει από το προηγούενο στάδιο ε τον παλογράφο. Προσαρόστε το χρονικό διάστηα έτρησης (στη ονάδα counter) στα 30 seconds και πάρτε ετρήσεις ανά 50 Volts για το διάστηα 1700-2100 Volts. Πριν αρχίσετε κάθε έτρηση περιένετε περίπου 10 seconds για σταθεροποίηση αφού αλλάξετε την τάση. Καταγράψτε και στη συνέχεια σχηατίστε ένα διάγραα ε τα αποτελέσατά σας. Θα πρέπει να παρατηρήσετε ία σταθερή περιοχή (πλατώ) στο διάγραά σας. Αφού βρεθεί η τάση λειτουργίας του κάθε ΡΜΤ θα πρέπει να γίνει η συνδεσολογία ώστε να υλοποιηθεί ο εξής αλγόριθος: Κάθε ιόνιο το οποίο διαπερνά όλη τη διάταξη έχει σαν αποτέλεσα να πάρουε σήατα από όλα τα επίπεδα σπινθηριστών ταυτόχρονα. Αν ένα ιόνιο περάσει από το πρώτο (Α) και δεύτερο (Β) επίπεδο σπινθηριστών και στη συνέχεια αποροφηθεί από το σίδηρο θα έχουε ταυτόχρονα σήατα από τα Α και Β όχι όως από το επίπεδο Γ. Αυτό ας επιτρέπει να προσδιορίσουε αν ένα ιόνιο θα σταατήσει στο σίδηρο. Τα ιόνια που θα χάσουν την ενέργειά τους στο σίδηρο και στη συνέχεια θα εισέλθουν και θα διασπαστούν έσα στον τρίτο σπινθηριστή θα δώσουν ένα καθυστερηένο σήα στο επίπεδο Γ το οποίο δεν θα είναι ταυτόχρονο ε σήατα από τα Α και Β. Το εισερχόενο ιόνιο θα αποτελεί το σήα common start και το ηλεκτρόνιο/ποζιτρόνιο της διάσπασης το stop, οπότε ο αλγόριθος είναι ως εξής: το σήα start δίνεται όταν υπάρχει σήα στο επάνω (Α) και στο εσαίο (Β) επίπεδο σπινθηριστών αλλά τίποτα στον κάτω (Γ). Το σήα stop δίνεται όταν υπάρχει σήα στον Γ αλλά τίποτα από τους Α και Β. Αυτό ας δείχνει ότι η έτρηση ανήκει στο ποζιτρόνιο της διάσπασης το οποίο κινείται στον επρόσθιο κώνο της διεύθυνσης του εισερχόενου ιονίου. 6

Ένας εναλακτικός τρόπος υλοποίησης του αλγορίθου είναι ο εξής: Το σήα start δίνεται όταν υπάρχει σήα στο επάνω (Α) και στο εσαίο (Β) επίπεδο ανεξαρτήτως αν υπάρχει σήα στο Γ. Το σήα stop δίνεται όταν υπάρχει σήα στον Γ ανεξαρτήτως των Α και Β. Για να αποκλιστούν οι ετρήσεις που προέρχονται από τα ιόνια που διαπερνούν και τα τρία επίπεδα (ταυτόχρονα ΑΒΓ) το σήα start από τους Α και Β καθυστερείτε κατά ένα χρονικό διάστηα π.χ. 200 ns έτσι ώστε το σήα stop από το Γ που είναι ταυτόχρονο ε τα Α και Β φτάνει στο TDC νωρίτερα από το start. Έτσι η του χρόνου στο TDC θα αρχίσει από το σήα start και θα ολοκληρωθεί χωρίς να φτάσει ποτέ σήα stop, οπότε θα καταγραφεί σαν υπερχείλιση (overflow). Delay 200ns Πριν ξεκινήσετε να παίρνετε κανονικά ετρήσεις είναι καλύτερα να ελέγξετε ερικούς ρυθούς γεγονότων ε τους ανιχνευτές. Αρχικά, χρειάζεται να καθορίσετε το ρυθό γεγονότων για κάθε επίπεδο (Α, Β και Γ) χωριστά και σε σύπτωση ΑΒ, ΑΒΓ. Πίνακας 2: Ρυθοί γεγονότων Γεγονότα Επάνω ανιχνευτής (A) Μεσαίος ανιχνευτής (B) Κάτω ανιχνευτής (Γ) Α+Β Α+Β+Γ 7

Λάβετε υπόψη σας ότι ο αναενόενος ρυθός ιονίων στο επίπεδο της θάλασσας είναι περίπου 1 ιόνιο /cm 2 /min. Ο ρυθός των γεγονότων, όπως τον ετρήσατε όλις, δε ας δίνει καλή στατιστική έσα σε λίγες ώρες που αναένεται να ολοκληρώσετε το πείραα. Τουλάχιστον 10.000 trigger events είναι απαραίτητα για ία αξιόπιστη ανάλυση. Γι αυτό το λόγο, πορείτε να αναλύσετε κάποια παλαιότερα δεδοένα που θα σας δοθούν, χρησιοποιώντας την ακόλουθη συνάρτηση για να κάνετε την προσαρογή: Nt = P e + c / 2 () tp 1 Ένα παράδειγα της καπύλης για κάποιο πακέτο δεδοένων φαίνεται στο σχήα 5. 8