Informatyka gr. I, sekcja 10

Artur Czyż

Paweł Zmysłowski

Rejestracja składowej przenikliwej

promieniowania kosmicznego

1. Wstęp teoretyczny

Promieniowanie kosmiczne - to strumień protonów, jąder pierwiastków i innych cząstek emitowanych w wyniku zachodzących w gwiazdach reakcji jądrowych, oraz wywołane przez te cząstki w atmosferze ziemskiej promieniowanie wtórne, składające się praktycznie ze wszystkich znanych obecnie cząstek elementarnych.

Promieniowanie kosmiczne jest dużo bardziej przenikliwe od innych rodzajów promieniowania. Średnia energia pierwotnych cząstek kosmicznych wynosi ok. 10¹⁰ eV, natomiast energia pojedynczych cząstek dochodzić może do 10¹⁹ eV.

W promieniowaniu wtórnym wyróżnić można składową twardą (przenikliwą) oraz składową miękką. Składowa miękka, złożona głównie z pozytonów, elektronów oraz kwantów promieniowania elektromagnetycznego jest silnie absorbowana, kilkucentymetrowa warstwa ołowiu jest w stanie wyeliminować ją praktycznie w 100 procentach. Składową przenikliwą promieniowania kosmicznego stanowią głównie cząstki zwane mionami, o ładunku +- e i o masie 207 razy większej od elektronu. Ich zdolność jonizacji jest stosunkowo niewielka, a w połączeniu z bardzo dużą energią stanowi o ich wyjątkowej przenikliwości.

2. Przebieg pomiarów

Pomiary prowadzone są przy użyciu dwóch liczników Geigera - Mullera umieszczonych w cylindrycznej osłonie ołowianej eliminującej miękką składową promieniowania kosmicznego. Liczniki umieszczone są równolegle, w jednej płaszczyźnie i podłączone do urządzenia elektronicznego, pozwalającego na rejestrowanie impulsów wywołanych przez przejście mionów przez liczniki. Impuls zostaje zaliczony w momencie gdy cząstkę zarejestrują obydwa liczniki (oznacza to, że przebiegła ona w płaszczyźnie ustawienia liczników)

Na doświadczenie laboratoryjne składa się cykl 5 jednominutowych pomiarów liczby impulsów zaliczonych przez urządzenie pomiarowe dla liczników ustawionych w płaszczyźnie pionowej i poziomej, oraz jednorazowe, pięciominutowe pomiary dla liczników ustawionych pod kątami: 30, 60, 90, 120, 150 i 180 ^o.

3. Wyniki

Wyniki dokonanych pomiarów znajdują się na karcie pomiarowej.

Dla liczników ustawionych pionowo liczba zarejestrowanych impulsów w pięciu kolejnych, 1 - minutowych pomiarach wyniosła: X₁=112. Średnia prędkość zliczeń impulsów X_1śr=22,4 imp/min.

Błąd pomiaru:
gdzie n - liczba pomiarów.

Dane te dla pomiaru przy licznikach ustawionych w pozycji poziomej wyniosły odpowiednio: X₂=75, X_2śr=15 imp/min.

.

Otrzymane średnie szybkości zliczeń różnią się dość istotnie.

Wyrażenie
, jest więc dużo większe od wartości 3, przy której można już mówić o znaczącej różnicy.

Poniższy wykres przedstawia charakterystykę kierunkową przenikliwej składowej promieniowania kosmicznego. Wykres obrazuje zależność liczby zarejestrowanych w ciągu 5 - minutowego pomiaru impulsów od kąta ustawienia liczników.

4. Wnioski

Na wykresie kierunkowej charakterystyki natężenia promieniowania kosmicznego należałoby się spodziewać symetrii względem 90o. Ponieważ uzyskane wyniki obarczone są stosunkowo dużym błędem, przyjąć można, że symetria ta została zachowana w granicach błędu.

Karta pomiarowa

1. Pomiary jednominutowe

Liczniki ustawione pionowo (90^o)

	Start	Koniec	Liczba impulsów
1.	875	897	22
2.	957	984	27
3.	44	65	21
4.	139	158	19
5.	160	183	23

Liczniki ustawione poziomo (0^o)

	Start	Koniec	Liczba impulsów
1.	915	930	15
2.	933	949	16
3.	71	85	14
4.	89	102	13
5.	107	124	17

2. Pomiary pięciominutowe

Kąt	Start	Koniec	Liczba impulsów	Błąd pomiaru
0^o	466	512	46	6,78
30^o	515	584	69	8,31
60^o	590	675	85	9,21
90^o	366	459	93	9,64
120^o	692	790	98	9,90
150^o	800	872	72	8,49
180^o	875	933	58	7,61

Impulsy +błąd

Impulsy

Impulsy - błąd

błąd

---