Geiger per raggi cosmici

[antonio zanardo]

Bene amici,

ho fatto altre prove per assicurarmi del funzionamento del rilevatore di muoni.
Lo stato dello stesso è ancora quello iniziale, con i componenti disposti sul banco di lavoro in attesa di applicarvi certe sonde in arrivo, più performanti delle attuali VA-Z-117.
Nonostante questa sistemazione provvisoria, ho continuato a rilevare dati sempre con il filtro di coincidenza attivato.
Le letture sono state fatte con le sonde in posizione sovrapposta verticalmente ed in quella affiancata orizzontale, alternandole durante la prova stessa, e ciò per verificare se, durante il cambio di posizione, si verificavano degli errori. Le prove sono proseguite per giorni interi, ed i dati della serie di letture più recente sono i seguenti:

SONDE SOVRAPPOSTE VERTICALMENTE 15/07/2017 dalle ore 12:47:50 alle 15:48:01, durata 3 ore: TOTALE CONTEGGI= 165

SONDE AFFIANCATE IN PIANO 15/07/2017 dalle ore 16:50:44 alle 19:50:48, durata 3 ore: TOTALE CONTEGGI= 49

SONDE SOVRAPPOSTE VERTICALMENTE 15/07/2017 dalle ore 20:01:27 alle 23:01:31, durata 3 ore: TOTALE CONTEGGI= 176

SONDE AFFIANCATE IN PIANO 16/07/2017 dalle ore 01:05:33 alle 03:05:43, durata 3 ore: TOTALE CONTEGGI= 60

I dati sono stati raccolti automaticamente con un programma che ho scritto per Arduino Uno.
Quest'ultima serie conferma quanto già emerso in precedenza: la grande differenza nella quantità dei conteggi a seconda di come le sonde sono disposte. Facendo la somma dei dati raccolti durante il periodo complessivo di 6 ore, le sonde sovrapposte hanno prodotto 341 conteggi, mentre le stesse sonde affiancate orizzontalmente hanno dato 109 conteggi: solo il 32% del dato precedente. Preciso che in questa fase non mi interessano i valori assoluti rilevati, bensì capire il motivo della grande differenza fra gli stessi.

Qualcuno degli esperti è disposto ad azzardare una spiegazione?

Grazie.
Antonio Zanardo

[Datman]

Ciao, Antonio.
Non potendo eliminare questa mia risposta, ringrazio Dario

[marconmeteo]

I muoni arrivano per la maggior parte verticalmente (con un certo angolo) e quindi con i tubi sovrapposti hai il maggior numero di conteggi; la distanza fra i due tubi determina l'angolo con cui puoi riceverli, vedi: [External Link Removed for Guests]" onclick="window.open(this.href);return false; , nel link indicato utilizzano proprio gli SBM20 e quindi può servire da spunto.

[antonio zanardo]

Sì, il sistema che ho adottato è lo stesso di Astroparticelle ed è analogo a quello di Lodovico, solo che non ho usato schermi di piombo. Ho ovviato alla mancanza facendo letture con le sonde prima orizzontali (a 0 gradi), poi sovrapposte (a 90gradi). L'idea è che le sonde orizzontali rivelano solo la rad, di fondo, mentre quelle sovrapposte captano sia la rad di fondo che i muoni incidenti.
Per differenza, si può ricavare i muoni ricevuti.
A parte che i muoni contati con questo sistema sono pochi (facendo due conti ammontano a 0.64/min') e che le piccole sonde usate (VA-Z-117) probabilmente ne sono responsabili, chiedo: il sistema di misura basato su due rilevamenti, con sonde a 0° e poi a 90° è valido? A me sembrerebbe troppo semplice.

Antonio Zanardo

[zoomx]

Io ho capito che la lastrina di piombo serve ad evitare che una radiazione secondaria non dovuta a muone che viene originata in un tubo vada a colpire l'altro e il tutto sia visto in contemporanea e interpretato come il segnale di un muone.

In altre parole evita i falsi positivi.

Ma io sono l'ultimo degli ultimi in questo campo.

[lodovico]

Il sistema è validissimo. ovviamente lo si può migliorare mettendo ad esempio tre sonde impilate, mettendo gli schermi, etc ...
E' stato il primo sistema utilizzato da Bruno Rossi negli anni 30 ! E' così che sono iniziati gli studi sui raggi cosmici.
Il flusso muonico è massimo in direzione verticale e minimo in direzione orizzontale perchè in quella direzione lo strato di atmosfera è più spesso e fa da schermo. I due tubi affiancati in orizzontale dovrebbero dare coincidenza molto rare : ad esempio una o due all'ora, principalmente dovute agli sciami cosmici (basta cercare in internet per capire di cosa si tratta). Se il valore di rateo è maggiore bisogna controllare l'elettronica per restringere la finestra di coincidenza (o ridurre la durata degli impulsi) in modo da ridurre la probabilità di false coincidenze. Lo schermo tra i due tubi aiuta ad eliminare le false coincidenze.
L

[antonio zanardo]

Lodovico,
mi domando perché la radiazione di fondo non dovrebbe eccitare i due tubi in coincidenza esattamente come fanno i muoni. E' una questione di energia (mi pare che la carica dei muoni sia mille volte maggiore di quella delle particelle beta o gamma) per cui ionizzano contemporaneamente i due o tre tubi, mentre le beta o gamma si fermano su un solo tubo?
E' così o ci sono altre spiegazioni?

Il mio rivelatore procede alla grande, sia pure ancora in fase sperimentale. Ho ricevuto in qualche giorno dall'Inghilterra due tubi nuovi CTC-5 che, tradotto dal cirillico, sarebbero STS-5, i quali infine sarebbero gli epigoni degli SMS20. Sarà vero? non lo so, ma a vederli sembrano uguali, ed anche le specifiche sono uguali. Li ho subito piazzati paralleli con gli assi distanti mm. 12.7 ed utilizzati in coincidenza. I test hanno dato una buona risposta, ma intendo piazzarne un terzo per ridurre le false letture, poi mi fermo e racchiudo tutto in un contenitore decente.

In questo periodo il sole si è risvegliato. Il vento solare altera i risultati delle letture, e in quale percento?

Per il contenitore, pensavo di usare una scatola in Al pressofuso IP66 con le pareti spesse mm.2. Il fondo ed il coperchio sono spessi mm.2,5. Non credo che i muoni abbiano paura di questo ostacolo. Tu che dici?

Un saluto
Antonio Zanardo

[lodovico]

Ciao,
I beta della radiazione di fondo non ce la fanno quasi a passare i due tubi, può succedere però che un gamma eccita il primo tubo generando un foto elettrone che va anche nel secondo tubo generando una falsa coincidenza. Questo problema si elimina mettendo una lastrina di piombo tra i due tubi, in questo modo solo i muoni riescono a passare attraverso i due tubi. In orizzontale dovresti arrivare a contare solo le cascate cosmiche, cioè due mouni coincidenti generati dallo stesso primario, in aggiunta al fondo statistico che si riduce riducendo la durata degli impulsi che arrivano al circuito di coincidenza.
Il sole influenza relativamente poco i raggi cosmici. La particelle che arrivano dal sole sono deviate dalla nostra magnetosfera e arrivano solo ai poli, ma sono poco energetiche, i raggi cosmici galattici risentono relativamente poco della attività solare e comunque aumentano quando l'attività si riduce perchè vengono meno deviati dalla magnetosfera solare.
Il contenitore in alluminio ben collegato a massa va benissimo, i muoni passano metri e metri di roccia !
Lodovico

[antonio zanardo]

Grazie Lodovico,

queste tue informazioni teoriche sulla fisica delle particelle, ma anche pratiche sulla costruzione dello strumento, mi sono di grande aiuto. I principianti, come me, hanno di solito la fortuna dalla loro parte che dà la spinta per iniziare. Ma non so se sia vera fortuna, in quanto subito dopo iniziano i problemi veri e non sanno, non so, come affrontarli. Infatti, alle prime difficoltà, non possiamo contare su una precedente storia/esperienza, e sorgono le prime delusioni. L'essenziale è non scoraggiarsi e proseguire caparbiamente sulla strada intrapresa.

Ad esempio, nel mio caso gli stessi circuiti che avevo usato con le due sonde VA-Z-117 e che avevano dato subito risultati attendibili ed insperati, con le due nuove sonde CTC-5 mi danno problemi.
Ho difficoltà ad ottenere letture attendibili: o rilevo una scarica continua, oppure, abbassando il livello di sensibilità, non raccolgo alcun segnale. Forse è troppo presto per fare diagnosi in quanto ho implementato le due nuove sonde solo ieri e quindi non ho fatto prove sufficienti, ma forse le ho montate troppo vicine a 12.7 mm di distanza fra gli assi. Il diametro della sonda è di 11 mm e quindi lo spazio fra l'una e l'altra è di 1.7 mm. Forse è troppo poco e si influenzano l'una con l'altra. Ho predisposto una seconda posizione, usando la quale lo spazio fra le sonde arriva a 14.4 con gli assi distanti mm. 30.48.

Gradirei un tuo commento. Grazie.

Antonio Zanardo

[antonio zanardo]

Allora mi pare di avere sistemato la faccenda delle scariche a valanga facendo modifiche al circuito di coincidenza e riducendo la sensibilità del programma di acquisizione dati.

Ora ho fatto due prove con il rivelatore disposto come segue:
1) Due sonde CTC5 (= smb20), distanti fra gli assi mm. 25.4 mm, distanza fra le pareti contigue mm. 15.4, con circuito di coincidenza. Per il momento non ho messo schermi di piombo, ma so dove trovarlo.
Durata complessiva delle letture 30 minuti primi . SONDE ORIZZONTALI CONTEGGI 5
2) Stesso procedimento e durata, ma con SONDE VERTICALI SOVRAPPOSTE CONTEGGI 43

Si comincia a ragionare. Intendo porre un'altra sonda identica allineata alle due precedenti per scremare ulteriormente le coincidenze. Dovrebbe arrivare tra poco dalla Granbretagna, tutto il resto è già pronto.

Ho anche due Screen shot dei risultati delle due prove, ma non so come inserire le immagini.
Qualcuno per favore mi dice come fare?

Antonio Zanardo