GSW DECO - Ловим космические лучи камерой телефона!

[Palomar]

А вообще интенсивность "мюонного потока" хоть как то, пусть мизерно, меняется?

Только, чтобы статистически достоверно регистрировать эти вариации, нужен мюонный телескоп

Коллеги, а действительно, что если смастерить такое устройство. Я имею в виду схему совпадения на массиве трубок Гейгера. Хоть просто ради эксперимента тем более, что сейчас все это очень доступно.
Делаем бутерброд из таких плат, разнесенных пространственно на некоторое расстояние. Стоимость их порядка 2500р.



Регистрируем совпадения импульсов хоть специальной микросхемой, хоть микроконтроллером по прерыванию. Отправляем данные на компьютер, логируем, строим красивые графики, анализируем. Никакой дополнительной обвязки и высоковольтных источников питания не нужно. Все достаточно практично для любительского использования. Тут хорошо, что данные будут собираться на протяжении долгого времени, четко автоматически интерпретироваться (мюон, пролетевший сквозь 2 или более трубок) и в итоге предстанут в удобном для нас виде. Не надо будет выискивать их на снимках среди шумов.

[Zvezda]

Пока суть да дело, я прикинула, откуда прилетел сигнал. Ведь матрица ноута лежала горизонтально, верх снимка направлен на Запад. Дальше дело техники (программа стар калк), получаем примерно прямое восхождение 0 часов 40 минут, склонение плюс 5 градусов. Высоту прилета сигнала я прикинула, считая, что синус высоты есть частное "тонкой" части эллипса к "толстой" (большой оси).

[Zvezda]

Галактик в том направлении, конечно, множество. Понимаю всю условность этого дела, понимаю
А может кто видел нормальную карту прилета высокоэнергичных КЛ? Я погуглила но одна ерунда попалась
Или они равномерно летят?

[Грехов Михаил]

Слишком примитивный способ определения откуда частица. Ничего не говорит о её направлении и могут быть вторичные ливни.... так что только ряд детекторов расставленных в космосе смогут определить откуда прилетела. Потом поправки на скорость, магнитное поле и проч. 

[Zvezda]

так что только ряд детекторов расставленных в космосе смогут определить откуда прилетела.

Безусловно. Условность метода понятна. Я бы сказала, что он имеет статистическое значение. А может, просто рекреационное. Но я так делаю, потому что не могу разместить детекторы в космосе. К тому же лучше ориентировать матрицу и следить за этим, чем просто беспорядочно ее располагать. На всякий случай.

[Грехов Михаил]

Да какая разница как ориентировать. Космик может прилететь под любым углом.

[Zvezda]

Да какая разница как ориентировать. Космик может прилететь под любым углом.

Чтобы знать, под каким

[Хрущев]

А вообще интенсивность "мюонного потока" хоть как то, пусть мизерно, меняется?

Только, чтобы статистически достоверно регистрировать эти вариации, нужен мюонный телескоп

Коллеги, а действительно, что если смастерить такое устройство. Я имею в виду схему совпадения на массиве трубок Гейгера. Хоть просто ради эксперимента тем более, что сейчас все это очень доступно.
Делаем бутерброд из таких плат, разнесенных пространственно на некоторое расстояние. Стоимость их порядка 2500р.



Регистрируем совпадения импульсов хоть специальной микросхемой, хоть микроконтроллером по прерыванию. Отправляем данные на компьютер, логируем, строим красивые графики, анализируем. Никакой дополнительной обвязки и высоковольтных источников питания не нужно. Все достаточно практично для любительского использования. Тут хорошо, что данные будут собираться на протяжении долгого времени, четко автоматически интерпретироваться (мюон, пролетевший сквозь 2 или более трубок) и в итоге предстанут в удобном для нас виде. Не надо будет выискивать их на снимках среди шумов.

А он точно в комплекте с трубкой идёт? Я раньше видел сто продают только плату. А ещё вопрос частица разве не "гибнет" после попадания в трубку? Если так то нет смысла свить несколько счетчиков бутербродом.

[Palomar]

А он точно в комплекте с трубкой идёт? Я раньше видел сто продают только плату. А ещё вопрос частица разве не "гибнет" после попадания в трубку? Если так то нет смысла свить несколько счетчиков бутербродом.

Трубка в комплекте.



Интерфейс к Ардуине:



Доступность и простота подключения к контроллеру/ПК делают эту установку интересным и показательным стендом. Кроме ловли мюонов можно просто мониторить фон вокруг, изучать свойства разных образцов и т.д.

Что касается именно мюонного телескопа (сборки), то такое уже давно практикуют любители. Нашел несколько вариантов, там только всю схему в т.ч. источник высокого напряжения люди паяют сами. Тут же все на блюдечке в виде готовой платы.

Ссылки: раз, два, три.

[Palomar]

10 часов (60 х 10 мин). Температура на сенсоре -5С.
Чего тут только нет.
После калибровки и сложения дополнительно пропустил через специальный алгоритм, удаляющий одиночные точки, чтобы уже наверняка грохнуть проскочившие горячие пиксели. На снимках самые маленькие точки (spots) состоят из 2-3 пикселей и представляют собой микротреки. Ну а длинные, тут итак все ясно - частица удачно проскочила в плоскости сенсора.

Картинка ожидаемая. Частиц полно, летят под разными углами, разумеется, с большей вероятностью перпендикулярно сенсору. Мюоны пока интерпретировать не берусь, но присутствует достаточно прямых треков или очень близких к прямым.

[Zvezda]

Впечатляет! А в какой проге складывали? А почему три кадра, каждый по 10 часов? А что за специальный режим обработки? )

[библиограф]

А ещё вопрос частица разве не "гибнет" после попадания в трубку?

Нет, не гибнет!
Мюонная компонента космических лучей детектируется даже на дне моря, экранировать её
очень сложно,  если, к примеру, нужна лаборатория с низким фоном, физики устраивают
защиту на антисовпадениях
С помощью детектирования мюонной компоненты делают мюонную томографию
https://nplus1.ru/material/2015/10/27/muons

[библиограф]

Вот несложный мюонный телескоп со счетчиками СТС-6, он позволяет, по сравнению с простейшим
устройством из двух счётчиков, повысить "светосилу" прибора и определять направление прихода
частиц, не поворачивая устройство.
Остался пустяк - достать несколько десятков СТС-6 или СБМ-19, а они сейчас недешёвые!
Порядка 1000 руб/штука
Впрочем, помимо детектирования мюонов, такое устройство будет с замечательной чувствительностью
регистрировать радиоактивные загрязнения, надо только переключить схему совпадений на
антисовпадения.
В телескопах мониторинга космических лучей используют счетчики СГМ-14 - они просто огромные-
метровой длины и 150 мм диаметром. И, очень дорогие! Вон они на полу и по стенам.
Стол, покрытый пленкой - массивная свинцовая плита, над нейтронным монитором

http://www.ipgg.sbras.ru/ru/science/publications/publ-registratsiya-napravlennoy-intensivnosti-kosmicheskikh-1986-74619

[Palomar]

Впечатляет! А в какой проге складывали? А почему три кадра, каждый по 10 часов? А что за специальный режим обработки? )

Калибровка и сложение в MaximDL. Алгоритм добивания горячих пикселей написал сам. Одиночные пиксели, конечно, могли быть событиями от пролетевших строго перпендикулярно частиц, но я не стал рисковать. Три кадра, это участки в 100% масштабе одного снимка 3352x2532.
Вот ссылка на полное изображение.

Вопрос к программистам, хорошо владеющим мат. аппаратом. Обращаюсь скорей всего к FoxyLab. Возможно создать простенькую десктопную утилиту, которая на входе кушает кадр и затем выдает статистику по трекам? Интересует соотношение spots/worms/straight tracks, далее по прямым трекам - средняя длина трека, превалирующее направление. Было бы универсально. Не нужно думать про аппаратные тонкости работы с разными камерами. Анализировать снимок можно будет с любого оборудования, стоит только обговорить входной формат изображения.

[Palomar]

Вот несложный мюонный телескоп со счетчиками СТС-6, он позволяет, по сравнению с простейшим
устройством из двух счётчиков, повысить "светосилу" прибора и определять направление прихода
частиц, не поворачивая устройство.

Я уже загорелся идеей. Для начала сделаю бутерброд на 2-х трубках, отлажу схему, напишу софт, послежу за интенсивностью. Далее соберу массив если энтузиазма хватит.

[Хрущев]

А ещё вопрос частица разве не "гибнет" после попадания в трубку?

Нет, не гибнет!
Мюонная компонента космических лучей детектируется даже на дне моря, экранировать её
очень сложно,  если, к примеру, нужна лаборатория с низким фоном, физики устраивают
защиту на антисовпадениях
С помощью детектирования мюонной компоненты делают мюонную томографию
https://nplus1.ru/material/2015/10/27/muons

Хм. Я думал, что частица попавшая в детектор и выбив электрон (который затем участвует в ионизации газа трубки) при этом теряет значительную часть энергии и долетев до следующего детектора уже не может быть задетектирована. Или у неё огромный запас энергии? Что то я совсем запутался...

[библиограф]

 Мюоны малой энергии так себя и ведут - отрицательные мюоны даже могут захватываться протонами, образуя неустойчивые мезоатомы
С энергичными мюонами космических лучей (>100 ГэВ) всё гораздо сложнее:
 https://ufn.ru/ufn68/ufn68_1/Russian/r681e.pdf
Если совсем кратко и просто:
http://nuclphys.sinp.msu.ru/partmat/pm06.htm

[Хрущев]

Мюоны малой энергии так себя и ведут - отрицательные мюоны даже могут захватываться протонами, образуя неустойчивые мезоатомы
С энергичными мюонами космических лучей всё гораздо сложнее:
 https://ufn.ru/ufn68/ufn68_1/Russian/r681e.pdf

Очень интересно! Т.е. сендвичем из 2 гейгеров мы можем уловить только высокоэн мюоны? Интересно каков их процент? Как быть с естественным фоном? Он ведь даёт постоянный шум,  как на его фоне выделить космические лучи?

[библиограф]

Да, два разнесенных на некоторое расстояние счётчика Гейгера в схеме совпадений будут
регистрировать только мюоны.
Если мы возьмем обычный счётчик и будем экранировать его свинцом, то отсчёты фона будут
уменьшаться - сперва быстро - "мягкая компонента" фона, а затем медленно - это и есть
мюонная компонента.

[Хрущев]

Да, два разнесенных на некоторое расстояние счётчика Гейгера в схеме совпадений будут
регистрировать только мюоны.
Если мы возьмем обычный счётчик и будем экранировать его свинцом, то отсчёты фона будут
уменьшаться - сперва быстро - "мягкая компонента" фона, а затем медленно - это и есть
мюонная компонента.

Ого это чтотнужно 15 см свинца чтобы фон отфильтровать? Надеюсь Паломар ещё не заказал счётчики...