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RAGGI COSMICI

Le nostre misure

• Distribuzione Poissoniana• Assorbimento della componente “soffice”• Distribuzione angolare• Sciami estesi

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Frequenza del numero di coincidenze

0

20

40

60

80

100

120

140

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21Numero coincidenze

Fre

qu

en

za c

oin

cid

en

ze (

1 -

2)

1000 conteggi in intervalli di tempo: t 1s

Valor medio dei conteggi = 10,14 s-1

Tipica distribuzione di Poisson!

3

Coincidenze: distribuzione Poissoniana

• Distribuzione di Poisson

Probabilità di osservare n eventi in un dato intervallo t, se: gli eventi avvengono indipendentemente l’uno dall’altro; il numero medio di eventi per intervallo è costante nel tempo; varianza:

• Nel nostro caso, dalle misure effettuate con t = 100 s, stimiamo per unità di tempo e superficie :

!

;n

enf

nn

)smconteggi/( ) 2141( 2tSν

2m 0765.0S

m 0.51

m 0.15Superficie scintillatore

Valore di letteratura: 2,4 x 102 conteggi/(m2s)

40

200

400

600

800

1000

1200

-2,2 2,8 7,8 12,8 17,8 22,8

Spessore Piombo (mm)

Co

inci

den

ze 1

- 2

componente hard(muoni), puo`penetraregrandi spessori di materiali assorbenti.

componente soft prevalentemente elettroni e fotoni

~ 30%

~ 70%

Conteggi in funzione dello spessore dell’assorbitore (Piombo)

5

y = 118x + 9

R2 = 0,99

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0,5 1

cos2(α)

Media

coin

cidenze

1 -

2

verticale

Conteggi mediin funzione dell’angolorispetto alla verticale

= 0 verticale = 90 orizzontale: 2cosBA

maggiore assorbimento nell’atmosfera

Media coincidenze 1-2 in funzione di cos2(α)

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Flusso nella direzione verticale per 0, conteggi per unità di:

superficie S (m2) tempo t (s) “angolo solido” (sr)

sr) s mconteggi/( )376( 2tS

2m 0765.0Ssr 23.02 RS

m 58.0R

Valore di letteratura: 70 conteggi/(m2 s sr)

R

S

7

Ricerca di sciami

y = 55438x-0,9956

R2 = 0,9873

10

100

1000

10000

0 100 200 300 400 500 600

Distanza d (cm)

Co

inci

den

ze 1

- 2

La frequenza di coincidenzea grandi distanze d (~ 6 m) ha valori diversi da zero: (0,013 0,001) conteggi / s

d

indicazione della presenza di sciami estesi

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Conclusioni

Dei raggi cosmici abbiamo misurato:

– La frequenza totale di conteggi per unità di tempo e superficie: (141 2) s-1 m-2

– La frazione “soft” 30%– La distribuzione angolare: – Il flusso in direzione verticale: (76 3) s-1 m-2 sr-1

I risultati sono in ragionevole accordo con i dati in letteratura:

T.K.Gaisser, T.Stanev, Cosmic rays, in: Review of Particle Physics, Phys.Lett. B 592 (2004) 228.

2cosBA

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Possibili sviluppi futuri– Studio delle efficienze per determinazione dei flussi

assoluti;– Inserimento di altri rivelatori per la tracciatura delle

singole particelle; – Coincidenze a grandi distanze per sciami molto estesi.

Hanno collaborato:Classi 5^E e 5^L Liceo Scientifico Grigoletti di PordenoneIn particolare: Andreon Marco, Bello Antonio, Croci Federico, Martignago Matteo, Mazzega Elisa, Pessot Giorgio, Vendramini Massimo

Ringraziamo la prof.ssa Maria Grazia de Gravisi, il prof. Walter Manzon e l’assistente di laboratorio Luigi Del Col.Un ringraziamento particolare al prof. Livio Lanceri.

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Informazioni aggiuntive

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Conteggi in funzione dello spessore dell’assorbitore (Piombo)

Condizione assorbitore  Spessore Media dati (100 s) Errore assoluto media dati

senza Al -2,0 1078,500 13,407

con Al 0,0 1009,500 12,971

con Pb 1,2 923,667 12,407

con Pb 2,4 885,167 12,146

con Pb 3,6 876,667 12,088

con Pb 4,8 849,000 11,895

con Pb 6,1 823,000 11,712

con Pb 7,4 800,500 11,551

con Pb 8,7 793,667 11,501

con Pb 10,0 789,000 11,467

con Pb 15,0 752,500 11,199

con Pb 20,0 744,833 11,142

con Pb 25,0 724,667 10,990

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Conteggi in funzione dell’inclinazione

Angolo α (°) Media coincidenze 1 - 2Errore assoluto media

coincidenzecos2α

0 134,0 5,2 1,000

10 119,2 4,9 0,970

20 117,6 4,8 0,883

30 91,6 4,3 0,750

40 74,8 3,9 0,587

50 55,0 3,3 0,413

60 35,0 2,6 0,250

70 24,0 2,2 0,117

80 13,2 1,6 0,030

90 13,0 1,6 0,000

13

Media coincidenze 1-2 in funzione dell'angolo

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Inclinazione (gradi)

Co

incid

en

ze 1

-2

14

Ricerca degli sciami

y = 55438x-0,9956

R2 = 0,9873

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 100 200 300 400 500 600

Distanza (cm)

Co

incid

en

ze 1

- 2

D (cm) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 250 300 350 400 450 500 550 600

1 - 2 2959 1400 927 735 634 501 390 380 273 245 212 181 138 121 128 129 118 115

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N.B.• L’errore è stato calcolato con la seguente formula statistica:

• Il coefficiente di correlazione (R2) tra 2 variabili statistiche x e y indica quanto le due variabili sono collegate tra di loro. Il valore 0 indica che non c‘è nessun collegamento, +1 indica che i punti (x,y) sono disposti su una retta con valori alti di x corrispondenti a valori alti di y. Invece -1 corrisponde a una retta con valori alti di x corrispondenti a valori bassi di y. Nel nostro caso è apprezzabile come i valori di R2 siano prossimi a 1.

Mediadati dei somma

dati dei somma Errore

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Angolo e angolo solido

R

s

R

S

TMLTML

TML

R

s

TMLTML

TML

R

S

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Siti internet relativi all’argomento

• In generale sui raggi cosmici:– http://www.ast.leeds.ac.uk/haverah/aims.shtml– http://www.srl.caltech.edu/personnel/dick/cos_encyc.html– http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/cosmic_rays.html– http://helios.gsfc.nasa.gov/cosmic.html– http://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/wcosray.html– http://www2.slac.stanford.edu/vvc/cosmic_rays.html– http://www.ngdc.noaa.gov/stp/SOLAR/COSMIC_RAYS/cosmic.html

• Ricerche in corso nel Dipartimento di Fisica e nella Sezione INFN di Trieste:– http://physics.univ.trieste.it/Ricerca/settfns.php– http://physics.univ.trieste.it/Ricerca/fpesenzaa.php– http://www.ts.infn.it/experiments/agile/– http://www.ts.infn.it/experiments/wizard/wizard.html