Основным
видом потерь энергии мюонов при прохождении ими воздуха являются потери на
ионизацию атомов. Как было сказано выше, для релятивистских частиц потери
энергии
на ионизацию примерно постоянны и составляют около e=1.8 МэВ на 1 г/см2 . Толщину вещества удобно мерить
в единицах l*r, где l — толщина, а r— плотность.
Толщина
атмосферы составляет около 900 г/см2 . Поэтому поверхности могут достигать мюоны с начальной энергией больше,
чем Eмин ≈1,8 МэВ *900 = 1,6 ГэВ. Без существенной ошибки можно
считать, что основная часть мюонов, достигающая
уровня
моря, зарождена в верхнем слое атмосферы на высоте 10-
Как было сказано выше, измерения
интенсивности вертикального потока мюонов под землей показали, что
вероятность
поглощения следует закону 1/(l*r)1,6 . Принимая во внимание, что мюоны, зарегистрированные под углом θ прошли слой воздуха
толщиной l0/cos θ, где l0 толщина атмосферы,
ожидаемая зависимость скорости счета от угла
N
(θ) ∼ (cos θ)1,6 . Однако в реальности наблюдается
более сильная зависимость (cos θ)2 . Дополнительные потери можно
объяснить распадом мюонов на лету и тогда
N1 (θ)/N1 (0˚)= (cos θ)1,6 exp( −l0/cos
θ/L)/exp( −l0/L),
где
длина пробега L =gτ0c= cτ0/mm c2.
Таким
образом
τ0 = mm c2 / E m * l0 /c *(1/cos θ-1)/ln(N1 (0˚)/N1 (θ)* (cos θ)1,6 ) .
В
качестве величины E m можно взять минимальную
энергию,
которая необходима мюону прохождения атмосферы
Emin
= ε l0/ cos θ.
Тогда формула упрощается до
τ0 = mm c2 / εc *(1-cos θ)/ln(N1 (0˚)/N1 (θ)* (cos θ)1,6 ) .
5.1 Порядок выполнения измерений.
Для
получения углового распределения и времени жизни мюонов служит установка с
телескопом (как и в первом упражнении). Ось телескопа можно наклонять на заданный угол по отношению к
вертикали.
Начало работы до 6 пункта соответствует описанию из предыдущей работы.
6)
Измерить
общую интенсивность космического излучения без
свинцового фильтра установив время измерения 250 сек.
7)
Поставить свинцовый фильтр
Таблица 2.
Угол
от вертикали , градусы
|
Число отсчетов N
|
Время
набора, сек
|
Частота, Гц
|
Ошибка
|
0˚
|
|
300
|
|
|
30˚
|
|
400
|
|
|
45˚
|
|
600
|
|
|
60˚
|
|
600
|
|
|
75˚
|
|
600
|
|
|
90˚
|
|
600
|
|
|