Μεταπτυχιακό μάθημα Κοσμικής Ακτινοβολίας Ε. Χριστοπούλου-Μαυρομιχαλάκη Αν. Καθ. Πανεπιστημίου Αθηνών Διάλεξη 4: Καταιγισμοί Κοσμικών Ακτίνων & Μετρητές Νετρονίων Ατμοσφαιρικός καταιγισμός Συνιστώσες Δευτερογενούς Κοσμικής Ακτινοβολίας Παραγωγή σωματιδίων στην ατμόσφαιρα κατά τον καταιγισμό Ανίχνευση Κοσμικής Ακτινοβολίας Μετρητής Νετρονίων Στο εσωτερικό του μετρητή νετρονίων Ο Μετρητής Νετρονίων του Πανεπιστημίου Αθηνών Ο Μετρητές Νετρονίων σε παγκόσμια κλίμακα (56 σταθμοί) Το Δίκτυο Μετρητών Νετρονίων της Αθήνας (ANMODAP Center)
Η σύγκρουση και η αλληλεπίδραση των πρωτογενών σωματίων με τα ατμοσφαιρικά μόρια έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση ενός ατμοσφαιρικού καταιγισμού
Συνιστώσες Δευτερογενούς Κοσμικής Ακτινοβολίας Τη νουκλεονική συνιστώσα ,που αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια, Τη σκληρή ή μεσονική συνιστώσα, που αποτελείται από μιόνια και είναι πολύ διεισδυτική Τη μαλακή ή ηλεκτρονική-φωτονική συνιστώσα, που αποτελείται από ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια και φωτόνια. Σωμάτιο Αλληλεπίδραση Μάζα (MeV) Χρόνος ζωής Ατμοσφαιρικό μήκος απορρόφησης (g cm-2) Ηλεκτρομαγνητική Ισχυρή πυρηνική Ασθενής Πιόνιο Χ 134 26ns 115 Μιόνιο 106 2μs 260 Νετρόνιο 932 12min 140 Πρωτόνιο 938 σταθ. 110 Ηλεκτρόνιο 0.511 100 Φωτόνιο
Παραγωγή σωματιδίων στην ατμόσφαιρα κατά τον καταιγισμό Α) Ο αριθμός των πρωτονίων, κατά τη διάρκεια ενός ατμοσφαιρικού καταιγισμού, ακολουθεί εκθετική πτώση και φτάνει τον αντίστοιχο αριθμό των πιονίων και των νετρονίων Β) O αριθμός των ηλεκτρονίων αρχικά παρουσιάζει εκθετική αύξηση )χαρακτηριστικό του ηλεκτρο-φωτονικού καταιγισμού) και στη συνέχεια μειώνεται απότομα. Γ) Τα υψηλής ενέργειας μιόνια εμφανίζουν αργή μείωση ενώ τα αντίστοιχα μιόνια χαμηλής ενέργειας έχουν τον απαραίτητο χρόνο ,ώστε να διασπαστούν προτού φτάσουν στην επιφάνεια της Γης
Ανίχνευση Κοσμικής Ακτινοβολίας Η λέξη κλειδί για την οποιαδήποτε ανίχνευση είναι ο ιονισμός Ανελαστική σκέδαση των σωματίων της κοσμικής ακτινοβολίας από τα τροχιακά ηλεκτρόνια των ατόμων του υλικού του ανιχνευτή, εξαιτίας δύναμης Coulomb Ελαστική σκέδαση των σωματίων της κοσμικής ακτινοβολίας από τους πυρήνες των ατόμων του ανιχνευτή Εκπομπή ακτινοβολίας Cherenkov από το σωμάτιο της κοσμικής ακτινοβολίας Εκπομπή ακτινοβολίας μετάβασης (transition radiation). Η ακτινοβολία αυτή παράγεται όταν ένα φορτισμένο σωμάτιο διέρχεται από τη διαχωριστική επιφάνεια μεταξύ δύο μέσων με διαφορετικές διηλεκτρικές ιδιότητες. Ένα φορτισμένο σωμάτιο που πλησιάζει τη διαχωριστική επιφάνεια δύο μέσων αποτελεί μαζί με το κατοπτρικό του ένα ηλεκτρικό δίπολο. Η ένταση του διπόλου μεταβάλλεται με το χρόνο καθώς το φορτίο μετακινείται και μηδενίζεται όταν το φορτισμένο σωμάτιο εισέλθει στο δεύτερο μέσο. Με αυτόν τον τρόπο παράγεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία Πυρηνικές αντιδράσεις μεταξύ του σωματίου της κοσμικής ακτινοβολίας και των πυρήνων του ανιχνευτή. Ακτινοβολία πέδης (Bremsstrahlung) παραγόμενη από την επιταχυνόμενη κίνηση του σωματίου της κοσμικής ακτινοβολίας μέσα στο υλικό του ανιχνευτή. Για τα πρωτόνια το ποσό της ακτινοβολίας που εκπέμπεται με αυτόν τον τρόπο είναι αμελητέο.
Ηλεκτρικοί ανιχνευτές Τηλεσκόπια μιονίων Θάλαμος Ιονισμού Ανιχνευτές Geiger-Muller Σπινθηριστές Ανιχνευτές Cherenkov Ανιχνευτές εκτεταμένων καταιγισμών Οπτικοί ανιχνευτές Ανιχνευτές μπαλόνια (balloon detectors) Θάλαμος φυσαλίδων Φωτογραφικά γαλακτώματα Μετρητές νετρονίων
Στο εσωτερικό του μετρητή νετρονίων
Ο Μετρητής Νετρονίων του Πανεπιστημίου Αθηνών Tύπος Super 6NM64 Γεωγραφικό πλάτος 370 58' N μήκος 230 47' E Υψόμετρο 260m Πίεση 968mbar Γεωμαγνητικό Κατώφλι Δυσκαμψίας 8.53 GV http://cosray.phys.uoa.gr
Η απόδοση ενός καναλιού του μετρητή νετρονίων του Πανεπιστημίου Αθηνών Η απόδοση του μετρητή νετρονίων του Πανεπιστημίου Αθηνών 2000 2008 Η απόδοση ενός καναλιού του μετρητή νετρονίων του Πανεπιστημίου Αθηνών
Οι Μετρητές Νετρονίων σε παγκόσμια κλίμακα (56 σταθμοί)
Το Δίκτυο Μετρητών Νετρονίων της Αθήνας (ANMODAP Center) 21 Μετρητές Νετρονίων + Δορυφορικά δεδομένα από GOES & ACE παρέχουν πλήρη εικόνα του Διαστημικού Περιβάλλοντος σε Πραγματικό Χρόνο
Γραφική απεικόνιση των αποτελεσμάτων του ANMODAP Center
2008 -2010 Συμμετοχή δώδεκα Ευρωπαϊκών χωρών Μια νέα Ευρωπαϊκή προσπάθεια δημιουργίας δικτύου μετρητών νετρονίων 2008 -2010 Συμμετοχή δώδεκα Ευρωπαϊκών χωρών