Torgnon (AO) Tavolo 7 RAGGI COSMICI

Tavolo 7
RAGGI COSMICI
Torgnon (AO)
4-6 aprile 2016
7-9 aprile 2016
Materiali a cura di:
Ciro Marino
Paolo Tamagno
Simona Tesi
Giuseppina Rinaudo
Luca Torchio
Andrea Chiavassa
RAGGI COSMICI
Indice
Premessa: la radioattività naturale e la radiazione cosmica
1. Esperimento 1, parte A: la radioattività naturale esaminata
con il contatore Geiger
2. Esperimento 1, parte B: la radioattività naturale esaminata
con il contatore GAMMA-SCOUT
3. Esperimento 2, parte A: la radioattività naturale esaminata
con lo scintillatoreiger
4. Esperimento 2, parte B: la componente cosmica della
radioattività naturale
5. Esperimento 2, parte C: alcune caratteristiche della
radiazione cosmica
Torgnon 2016
Tavolo 7 – Raggi cosmici
Premessa
Che cosa è la radiazione cosmica? Tutti noi conosciamo bene
la “radiazione visibile” che ci giunge da quelle zone del
cosmo che possiamo “vedere” proprio perché riveliamo la
radiazione con lo strumento che tutti noi possediamo, i nostri
occhi: la luce del Sole, delle stelle, dei pianeti, della luna,
ecc. Ma dal cosmo giungono sulla Terra molte altre
radiazioni che non vediamo: alcune sono radiazioni
elettromagnetiche, quindi dello stesso tipo della luce, ma non
sono visibili perché hanno lunghezze d’onda che il nostro
occhio non rivela, altre sono invece delle particelle
microscopiche dotate di una massa estremamente piccola che
hanno altissima energia perché sono state prodotte in
interazioni di alta energia che avvengono nelle stelle oppure
accelerate da quegli enormi acceleratori che sono i campi
magnetici presenti nel cosmo. Grazie alla loro alta energia,
attraversando la materia queste radiazioni sono in grado di
“ionizzare” gli atomi, strappando gli elettroni al legame
elettrostatico esercitato dalle cariche elettriche positive dei
nuclei: questo è il motivo per cui vengono chiamate
“radiazioni ionizzanti”.
Ci sono anche radiazioni ionizzanti che non provengono dal cosmo ma dalla radioattività presente
sulla Terra a causa degli isotopi instabili dei nuclei instabili che decadono nel tempo secondo leggi
ben note emettendo appunto radiazioni ionizzanti.
La radiazione cosmica e quella dovuta ai nuclei instabili formano la “radioattività naturale”. Nella
scheda A di approfondimento trovi maggiori informazioni sulle due componenti della radioattività
naturale, quella cosmica e quella terrestre.
Ci sono molti modi di rivelare la radiazione ionizzante: negli esperimenti di questo “tavolo” la
esploreremo attraverso due diversi tipi di rivelatore:
- rivelatori “geiger”: raccolgono gli elettroni prodotti nella ionizzazione del gas contenuto in
un piccolo tubo, che vengono moltiplicati attraverso urti a valanga e inviati a opportuni
elettrodi producendo una piccolissima corrente che poi viene amplificata; il numero di urti
può così essere “contato” e visualizzato (per approfondimenti si veda la scheda B).
- rivelatori a “scintillazione”, collegati, attraverso una fibra ottica, a un fotomoltiplicatore a
semiconduttore. Il principio di funzionamento di questi rivelatori è basato sulla raccolta
della luce emessa dagli atomi che rimangono in uno stato eccitato quando sono colpiti dalla
radiazione primaria che li ha ionizzati oppure dagli elettroni liberati con alta energia nel
processo di ionizzazione e si “diseccitano” per ritornare allo stato fondamentale riemettendo
l’energia sotto forma di luce a lunghezze d’onda particolari: questa luce viene convogliata
attraverso una guida di luce e focalizzata su un dispositivo elettronico (il fotomoltiplicatore
a semiconduttore) che utilizza la sua energia per generare un segnale elettrico che può essere
elaborato in modo simile a quanto avviene per il geiger (per approfondire il fenomeno della
scintillazione e il meccanismo di raccolta del segnale si veda la scheda C).
Il lavoro del tavolo si articola in due esperimenti associati ai due tipi di rivelatore, che permettono
di indagare in modo diverso le caratteristiche delle radiazioni ionizzanti e separare la componente
cosmica da quella terrestre:
1
Tavolo 7 – Raggi cosmici
1) Misure ed esperimenti con rivelatori geiger.
Verranno eseguiti due tipi di esperimenti:
Parte A: si usano semplici “contatori” che utilizzano un piccolo tubo geiger in cui l’energia
depositata dalla radiazione ionizzante, come spiegato nella scheda B, viene raccolta e,
attraverso una opportuna scheda elettronica, viene amplificata e digitalizzata
permettendo così di contare il numero di particelle ionizzanti che colpiscono il
rivelatore. I conteggi possono essere rilevati in diverse posizioni o in presenza di
sorgenti debolmente radioattive e si possono confrontare i conteggi rilevati in
situazioni diverse per studiare le variazioni della radioattività naturale;
Parte B: si usa il rivelatore GAMMA-SCOUT che fornisce la misura dell’attività media in unità
“dosimetriche” permettendo così di prendere famigliarità con le unità di misura
dosimetriche, cioè le unità di misura della radiazione ionizzante (per approfondimenti
si veda la scheda D)
2) Misure ed esperimenti con scintillatori.
Con gli scintillatori si possono costruire dei rivelatori più flessibili e più potenti di quelli basati sui
geiger perché nello scintillatore l’energia elettrica prodotta dalle radiazioni ionizzanti viene
trasformata in energia luminosa che può essere raccolta in modo molto efficiente e, con i moderni
dispositivi optoelettronici, trasformata in un segnale elettrico. Caratteristica importante è che, nella
trasformazione dell’energia della radiazione in energia luminosa si mantiene la proporzionalità
diretta e tale proporzionalità viene mantenuta anche fra l’ampiezza del segnale elettrico prodotto e
l’energia luminosa per cui, alla fine della trasformazione, l’ampiezza del segnale elettrico è
proporzionale all’energia della radiazione ionizzante che ha colpito il rivelatore. Lo scintillatore ha
anche altri vantaggi:
- può coprire una superficie estesa, permettendo così di raccogliere un numero elevato di
particelle ionizzanti in tempi brevi,
- si possono disporre due scintillatori in geometrie diverse uno rispetto all’altro e rivelare
passaggi in “coincidenza” fra gli scintillatori, dovuti a particelle che hanno una energia
elevata in grado di attraversarli entrambi: questa caratteristica permette di distinguere la
radiazione cosmica, che è più energetica, dal resto della radioattività naturale.
Le misure sono organizzate in tre parti:
Parte A: si usa un solo scintillatore. Vengono eseguiti prima conteggi rilevati in diverse posizioni o
in presenza di sorgenti debolmente radioattive confrontando i conteggi rilevati in situazioni
diverse per studiare le variazioni della radioattività naturale, in modo simile a quanto fatto
nella parte A dell’esperimento 1. Si passa poi a esaminare sull’oscillografo il segnale
elettrico “analogico” la cui ampiezza, come spiegato sopra, è proporzionale all’energia della
particella ionizzante.
Parte B: si usano due scintillatori in coincidenza. Vengono esaminati sia i conteggi dei singoli
contatori che quelli delle coincidenze per capire la frazione di particelle di alta energia
presenti nella radiazione che, come detto sopra, rappresenta la radiazione cosmica. I segnali
vengono anche osservati sull’oscillografo per verificarne la coincidenza temporale e quindi
siano dovuti a alla stessa particella ionizzante che, viaggiando alla velocità della luce, ha
attraversato i due scintillatori in tempi molto vicini.
Parte C: si usa la scatola con i due scintillatori disponendola con orientazioni diverse rispetto alla
verticale e ai punti cardinali (EST-OVEST) e ad altezze diverse nella casa per studiare la
distribuzione spaziale della radiazione e il suo assorbimento nella materia.
2
Tavolo 7 – Raggi cosmici
Esperimento 1, parte A: la radioattività naturale esaminata con il contatore geiger
Scopo dell’esperimento
- Misurare la radiazione di fondo in zone diverse, o in presenza di materiali radioattivamente
“sospetti”
- esprimerla in “becquerel”, valutare l’incertezza di misura,
- confrontare le misure fra di loro e valutare se le differenze sono statisticamente significative
Osservazioni e misure
1. Come usare il contatore Geiger
a) Osservare attentamente il rivelatore. Aiutandosi con le figure, individuare
- la finestra di lettura: riporta il numero di conteggi. Per scegliere le unità, in cui si vuole che i
conteggi siano espressi, occorre usare il “bottone di selezione”: la modalità da utilizzare è quella
di conteggi totali, “TOT”, come in figura;
- la levetta di posizione: in posizione “OFF” il rivelatore è spento e i conteggi vengono azzerati;
per avviare i conteggi portarla in posizione “2” e far partire contemporaneamente il
contasecondi;
- il bottone di selezione: pigiando il bottone, si attivano le varie unità in cui esprimere i conteggi;
premere più volte finché nella finestra di lettura compare la modalità “TOT”, come in figura;
- la finestra di ingresso: la parte sensibile del rivelatore è posta dietro questa finestra.
b) Per eseguire la misura, collocare il contatore in un posto preciso e non muoverlo per tutta la
durata della misura. Per avviare la registrazione dei conteggi, spostare la levetta di posizione sul
“2” e contemporaneamente far partire il contasecondi. Pigiare poi il bottone di selezione fino a
quando nella finestra di lettura compare la modalità “TOT”. Si consiglia di lasciar andare avanti i
conteggi per una decina di minuti.
rivelatore
visto dall’alto
rivelatore visto
dal lato frontale
bottone di
selezione
indicatore
di posizione
finestra
d’ingresso
conteggi
totali
3
Tavolo 7 – Raggi cosmici
2. Conteggi: unità di misura e incertezza
a) L’unità di misura dell’attività è il “bequerel” (simbolo Bq), che è il numero di conteggi per
secondo. Per calcolare l’attività occorre quindi dividere il numero di conteggi effettuati per la
durata dell’intervallo di tempo espressa in secondi. Se, ad esempio, contando per 5 minuti si
sono registrati 95 conteggi, i conteggi medi in 1s sono 95/300=0,32: questo valore è una misura
dell’attività. Come si vede, il numero medio di conteggi e quindi anche l’attività non è in
generale un numero intero: infatti non rappresenta un numero effettivamente registrato dal
rivelatore (che può essere solo intero!), ma un numero ottenuto facendo la media sui conteggi
registrati in molti secondi (in questo esempio i secondi di registrazione sono 300).
b) L’incertezza sul numero di conteggi è data dalla radice quadrata del numero stesso. Ad esempio,
se si sono registrati 164 conteggi, l’incertezza è pari a 164 =12,8, che si può arrotondare a 13.
Il numero N di conteggi si esprime perciò come: N = 164 ± 13
c) Come propagare l’incertezza. Supponete di aver ottenuto il conteggio N sopra riportato
misurando per 9 minuti. Se volete calcolare il conteggio medio N1s in un intervallo di tempo di
un secondo, dovete dividere N9m per 9*60=540. Quanto varrà l’incertezza su N1s? E’ semplice:
basterà dividere anche l’incertezza per 540. Ricordate di arrotondare il valore del risultato
usando un po’ di buon senso!
3. Misura della radiazione di fondo in due diversi posti
Per ogni posizione
- descrivere brevemente la locazione
- registrare l’intervallo di tempo, il numero di conteggi con relativa incertezza statistica,
- calcolare l’attività in Bq con relativa incertezza
Confronto fra le misure fatte nelle due posizioni
- trovare un criterio che permetta di stabilire se la differenza fra i conteggi fatti nelle due
diverse posizioni è “significativa”,
- suggerire altre prove che converrebbe fare per essere più sicuri circa le conclusioni tratte
in base al criterio sopra descritto.
4. Misura dell’attività di un “campione” di materiale da esaminare
a) Disporre il rivelatore con la finestra di ingresso vicino al
campione da esaminare e avviare il conteggio. Lasciar
andare avanti il conteggio per una decina di minuti badando
a non spostare né il rivelatore né il campione. Mentre il
conteggio prosegue, registrare anche, ogni 10 secondi, tutti i
valori intermedi utilizzando la tabella predisposta per
l’attività 5, in modo da poter riutilizzare i dati per l’analisi
temporale proposta in quella attività.
Alla fine calcolare l’attività totale registrata, che è la somma
dell’attività del campione più quella “ambientale” dovuta
alla radiazione di fondo. Per ottenere la sola attività del
campione, occorre sottrarre il valore di quest’ultima, usando
il valore determinato nelle misure precedenti (fare la media
dei due valori) .
campione
di sabbia
conteggi
totali
b) Ripetere la misura e i calcoli dopo aver allontanato il rivelatore di una ventina di centimetri dal
campione.
c) Confronto fra le due misure
- trovare un criterio che permetta di stabilire se la differenza fra i conteggi fatti nelle due
diverse posizioni è “significativa”.
4
Tavolo 7 – Raggi cosmici
5. Misura della distribuzione temporale e statistica di Poisson
Minuti
0
1
2
3
4
5
6
7
8
s
Conteggi totali
0
10
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
0
10
ogni 10 s
Per misurare la distribuzione temporale degli
eventi occorre registrare quanti conteggi si
verificano in un dato intervallo di tempo.
L’intervallo che si suggerisce è di 10 secondi.
Per acquisire i dati, basta registrare i conteggi
totali a intervalli di 10 s come predisposto
nella tabella a fianco leggendoli “al volo”
mentre il conteggio prosegue. Nella colonna
accanto si calcolano poi le differenze fra i
conteggi registrati in intervalli successivi. Per
costruire la distribuzione, utilizzare la tabella
sottostante nel seguente modo: se, ad
esempio, nel primo intervallo di 10 s si sono
registrati 3 conteggi, segnare un x nella prima
casella libera, partendo dal basso, della
colonna che corrisponde al “3”, se
nell’intervallo successivo si sono verificati 2
conteggi, segnare x nella cella sopra il “2”, e
così via. In questo modo alla fine si otterrà la
distribuzione delle frequenze.
Il conto può anche essere impostato
direttamente sul foglio excel del file
“poisson”.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5
Tavolo 7 – Raggi cosmici
Esperimento 1, parte B: la radioattività naturale con il rivelatore GAMMA-SCOUT
Scopo dell’esperimento
Simile a quello della parte A: cambia il rivelatore, che è più flessibile e può misurare, oltre ai
conteggi singoli o accumulati nel tempo, il valore della radiazione mediato su un tempo prefissato ed
espresso in micro sivert/ora (μSv/h, si veda la scheda in fondo al documento per le unità di misura
dosimetriche)
Osservazioni e misure
1. Come usare il contatore Geiger
finestra di
ingresso
selezionatore
a) Osservare il rivelatore. Aiutandosi con la foto, individuare
- il selezionatore: posto al centro misura unicamente la
radiazione γ che è la più penetrante, spostandolo verso
destra accetta anche la radiazione α e β perché si sposta lo
schermo posto sulla finestra di ingresso che blocca le
radiazioni meno penetranti (il piccolo tubo geiger è posto
per selezionare
subito dietro la finestra);
la misura in
- il display che mostra i valori misurati e le unità di misura;
conteggi
- per scegliere l’unità di misura standard (μSv/h), in cui si
vuole che i conteggi siano espressi, premere il bottone
giallo in basso;
- per scegliere di misurare i conteggi, premere il bottone nero
per selezionare la
centrale con il simbolo ∏: verrà mostrato il numero di
misura in (μSv/h)
conteggi accumulato nel tempo; premendo nuovamente il
bottone il conteggio si ferma;
- il bottone centrale, Bq, dà i conteggi medi per secondo (che
sono appunto i Bq) mediati su un minuto.
b) Per eseguire la misura, collocare il contatore in un posto preciso e non muoverlo per tutta la
durata della misura. Si può registrare il valor medio della radiazione in μSv/h, oppure i conteggi
integrati su un tempo prefissato (da misurare separatamente con il cronometro) in modo simile a
quanto fatto nella parte A.
c) Si suggerisce anche di ripetere le misure di radiazione in posti diversi e confrontarle fra di loro e
la misura in presenza della sorgente debolmente radioattiva come fatto nella parte A.
6
Tavolo 7 – Raggi cosmici
Esperimento 2, parte A: la radioattività naturale esaminata con lo scintillatore
Scopo dell’esperimento
- Misurare la radiazione di fondo in zone diverse, o in presenza di materiali radioattivamente
“sospetti”
- esprimerla in “becquerel”, valutare l’incertezza di misura,
- confrontare le misure fra di loro e valutare se le differenze sono statisticamente
significative,
- esaminare sull’oscillografo il segnale analogico prodotto dalle trasformazioni dell’energia
della radiazione che avvengono nello scintillatore e nella scheda elettronica
Osservazioni e misure
Lo scintillatore e la catena di rivelazione
uscita digitale
scintillatore
SiPM
scheda
elettronica
SiPM
uscita analogica
Il rivelatore è formato da una lastra di scintillatore di 15 x 15 cm2. La luce prodotta dal passaggio di
una particella ionizzante è convogliata attraverso una fibra ottica verso un “silicon PM” che è un
dispositivo a semiconduttore alloggiato sotto la cornice dello scintillatore. Il SiPM converte l’energia
luminosa in un “segnale” elettrico, cioè in un impulso di tensione elettrica di brevissima durata (per
maggiori dettagli si veda la scheda di approfondimento C), che viene inviato alla scheda elettronica
visibile sulla faccia superiore a lato dello scintillatore dove viene amplificato, mantenendo la
proporzionalità fra l’altezza del segnale uscente e quella del segnale entrante. Dalla scheda, il
segnale viene inviato lungo due strade:
- da un lato viene portato direttamente a un connettore presente sul pannello frontale (uscita
analogica A), collegato tramite un cavo coassiale all’oscillografo,
- dall’altro, con un componente elettronico che funziona da comparatore, viene confrontato con una
soglia impostata sul comparatore (circa 100 mV) e, se il segnale ha un’altezza superiore alla soglia,
viene inviato a un componente elettronico che lo trasforma in un segnale “digitale”.
Il segnale digitale è presente sul pannello frontale (uscita digitale
D). Attraverso un cavo, che contiene anche i fili per alimentare
l’elettronica della scheda, il segnale digitale viene portato alla
scatola di conteggio, che contiene tutta la logica digitale per far
partire i conteggi dei segnali dei singoli scintillatori (pulsante di
“start”), arrestare il conteggio (pulsante di “stop”) o azzerarlo
(“reset”): i conteggi possono essere fatti contemporaneamente su
due rivelatori separati.
7
Tavolo 7 – Raggi cosmici
Il dato in basso sulla scatola di conteggio è l’intervallo di tempo della registrazione misurato in
secondi. Il terzo conteggio partendo dall’alto riguarda le “coincidenze” temporali fra i due
rivelatori di cui si parlerà in dettaglio nella parte B dell’esperimento.
Che cosa fare
1. Esaminare come funziona la catena elettronica che permette di convertire il segnale lasciato
nello scintillatore dal passaggio della particella ionizzante; riconoscere e individuare i diversi
elementi: lo scintillatore, l’elettronica associata allo scintillatore, i cavi che portano i segnali alla
scatola di conteggio e all’oscillografo.
2. Conteggi. Posizionare uno scintillatore sul tavolo e non muoverlo per tutta la misura.
- Far partire i conteggi e fermarli dopo un intervallo di tempo fissato (almeno 40 s). Calcolare
il conteggio per secondo (becquerel) e la relativa incertezza statistica come fatto nella parte
A dell’esperimento 1 (notare che i conteggi per secondo dello scintillatore sono molto
maggiori di quelli del geiger a causa delle maggiori dimensioni del rivelatore).
- Ripetere la misura e discutere la ripetibilità entro le fluttuazioni statistiche.
- Mettere il campione di roccia debolmente radioattiva sopra lo scintillatore, eseguire i
conteggi e determinare la differenza netta di conteggio dovuta alla roccia.
- Capovolgere lo scintillatore, appoggiare sopra la roccia, ripetere misure e calcoli fatti per
l’altra posizione relativa della roccia, confrontare le due misure e, se la differenza è
significativa, discutere il motivo della differenza.
- Ripetere le misure, interamente o in parte, con l’altro scintillatore.
3. Segnale analogico. Osservare sull’oscillografo il segnale analogico prodotto dall’energia
depositata dalla particella.
livello di soglia
del trigger
regolatore della
soglia del trigger
scala ordinate
(mV/quadretto)
canale 1
scala ascisse
(ns/quadretto)
canale 2
In particolare
- esaminare l’altezza tipica dei segnali (la scala in mV si legge nella scritta sotto la videata)
e osservare la diversità fra i diversi segnali, dovuta alla diversa energia depositata al
passaggio della particella: la maggior parte dei segnali ha un’altezza molto bassa, sotto i
100 mV circa, pochi segnali hanno altezza maggiore;
- operando sul “livello di trigger” (pomello nell’ultima colonna a destra del pannello) si può
variare la soglia che seleziona l’altezza minima del segnale visualizzato: alzare la soglia fino
a quando il numero di segnali che si vedono contemporaneamente sullo schermo è vicino al
8
Tavolo 7 – Raggi cosmici
-
numero medio di conteggi al secondo misurato nella prova 2 (l’oscillografo è infatti stato
impostato chiedendo un “tempo di permanenza” di 1 secondo);
esaminare infine la durata del segnale (scala in nanosecondi - ns – nella scritta sotto la
videata): la larghezza temporale del segnale non corrisponde ovviamente alla durata del
passaggio della particella ionizzante attraverso lo scintillatore (che è molto minore, perché la
particella, viaggiando a velocità prossime alla velocità della luce, attraversa lo spessore dello
scintillatore in una frazione di nanosecondo) e neppure alle fluttuazioni nel tempo di
propagazione lungo la fibra ottica, ma è il tempo impiegato dai componenti elettronici per
ritornare allo stato iniziale dopo l’eccitazione dovuta all’energia portata dal segnale
luminoso.
9
Tavolo 7 – Raggi cosmici
Esperimento 2, parte B: la componente cosmica della radioattività naturale
Scopo dell’esperimento
Misurare il numero di passaggi in “coincidenza” attraverso due scintillatori piani messi
parallelamente a una distanza variabile.
Osservazioni e misure
La “cosmic box” e la catena di rivelazione
Come spiegato sopra, la scheda elettronica presente nella scatola dei conteggi è in grado non solo di
contare i segnali digitali provenienti dai due scintillatori in un certo intervallo di tempo, ma anche
di “metterli in coincidenza”, cioè controllare se, in uno stretto intervallo temporale Δt, arrivano
contemporaneamente i segnali dai due scintillatori, che è indice del passaggio di una particella
ionizzante attraverso entrambi gli scintillatori. L’intervallo Δt è scelto in modo tale da essere
abbastanza lungo perché entrambi i segnali digitali possano formarsi, ma sufficientemente corto da
evitare “coincidenze casuali” dovute a due diverse particelle che casualmente si trovano a passare
nello stesso intervallo di tempo attraverso i due scintillatori.
Che cosa fare
1. Coincidenze casuali Porre i due rivelatori sul tavolo, uno accanto all’altro,
- usando lo stesso intervallo di tempo scelto per le misure della parte A dell’esperimento,
registrare i conteggi singoli e le coincidenze e calcolare le relative incertezze,
- ripetere le misure e controllare che siano compatibili con le misure precedenti entro le
incertezze statistiche,
- calcolare il numero di coincidenze casuali atteso sapendo che l’intervallo di tempo Δt entro
il quale l’elettronica accetta la coincidenza è pari a 100 ns.
2. Coincidenze dovute alla radiazione cosmica
Porre i due rivelatori uno sotto l’altro nella cosmic box
come nella foto:
- registrare i conteggi singoli e le coincidenze e calcolare le
relative incertezze,
- ripetere le misure e controllare che siano compatibili con
le misure precedenti entro le incertezze statistiche,
- scambiare i due contatori e ripetere le misure: esaminare
e discutere le variazioni,
- porre la roccia debolmente radioattiva sopra lo scintillatore che sta in alto, registrare le misure
dei conteggi singoli e delle coincidenze e discutere le variazioni.
La conclusione che si trae è che le coincidenze sono dovute alla componente di alta energia
della radiazione che riesce ad attraversare entrambi gli scintillatori e che proviene dallo spazio.
3. Angolo solido sotteso dai due scintillatori
La coincidenza fra i segnali dei due scintillatori può
avvenire solo se la particella incide a un angolo α
sufficientemente grande rispetto alla direzione
orizzontale. Poiché tanα ≈ d/l (dove d è la distanza fra i
due scintillatori ed l è la dimensione lineare che è
dell’ordine di 15 cm) variare la distanza fra i due
scintillatori, continuando a mantenerli impilati nella
cosmic box, e misurare il numero di coincidenze.
d
α
l
10
Tavolo 7 – Raggi cosmici
Esperimento 2, parte C: alcune caratteristiche della radiazione cosmica
Scopo dell’esperimento
Studiare la distribuzione spaziale della radiazione cosmica e il suo assorbimento nella materia.
Osservazioni e misure
1. Conteggio delle coincidenze in funzione dell’angolo di orientazione
Misurare le coincidenze inclinando (con precauzione) di 30° circa la cosmic box nella direzione
NORD/SUD e poi EST/OVEST.
Registrare i dati e discutere le differenze trovate.
2. Conteggio delle coincidenze a diverse profondità
Misurare le coincidenze portando la cosmic box a diversi piani della casa, posizionandola
sempre verticalmente.
Registrare i dati e discutere le differenze trovate.
Mettendo insieme tutti i dati registrati, costruire un grafico di attenuazione del flusso di particelle
in funzione della profondità e ricavate l’effetto medio di schermo del singolo piano della casa.
Eseguire anche qualche misura all’aperto.
11