Otthon is építhetsz müon- és részecskedetektort
És még csak nem is kellenek ritka vagy drága eszközök hozzá, hogy érzékelhesd a több tízezer láthatatlan müont és egyéb részecskéket.
A müon részecskéket 1937-ben Carl David Anderson, Neddermeyer, Street és Stevenson fedezte fel a kozmikus sugárzásban, írja a TermVil. Ezek a fermionok a legtöbb tekintetben azonosak az elektronokkal, kivéve nagyobb tömegüket és zavarba ejtő mágneses momentumukat. A Föld légkörében jönnek létre, amikor a kozmikus sugárzás ütközik az atmoszférával. Annak ellenére, hogy csak körülbelül 2,2 mikroszekundumig léteznek, a Föld felszínéről és alulról is kimutathatók.
Sőt, a müonok detektálásával képet lehet kapni a föld alatti struktúrák alakjáról, amit müon-tomográfiának neveznek.
„A röntgensugarakhoz hasonlóan, amelyek képesek behatolni a testbe, és lehetővé teszik a csontok leképezését, ezek az elemi részecskék kvázi lineáris pályát tudnak tartani több száz méternyi kőzetben, mielőtt elbomlanának vagy elnyelődnének” – magyarázta a Nature-ben megjelent tanulmányában az egyik csapat, amely bizonyítékot állított a gízai Nagy Piramis alatti rejtett kamrára a módszer segítségével. „Azáltal, hogy rögzíti minden egyes müon helyzetét és irányát, amely áthalad az érzékelőfelületén, a müondetektor képes megkülönböztetni az üregeket a kőtől.”
Bár az ilyen müondetektorok drágák. De van egy jó hírünk a kísérletező kedvű olvasóknak: otthon is lehet saját részecskedetektort készíteni, hihetetlenül olcsó alapanyagokkal.
Hogyan lehet?
Mindössze egy „felhőkamrát” kell készíteni. Ehhez csak néhány olcsó és könnyen beszerezhető alkatrészre van szükség, többek között egy műanyag kádra vagy csészére, némi filcre vagy szivacsra, némi izopropil-alkoholra és a legnehezebben beszerezhető hozzávalóra, szárazjégre, derül ki a CERN amerikai munkatársának videójából.
A filcet vagy szivacsot alkoholba áztatjuk és a kád tetejére rögzítjük, majd a kádat a szárazjég fölé helyezzük egy felületre, ezzel létrehozva a felhőkamrát.
Mi történik odabent?
A kamra tetején a folyadék lassan gázzá párolog. De ahogy a kamra aljára süllyed, a hideg jég hatására vissza akar változni folyékony formába. A kamra alján a levegő túltelítetté válik. Amikor egy részecske áthalad rajta, a gázban lévő molekulák elektronjainak egy részét le tudja ütni. Ahogy a molekulák feltöltődnek, vonzzák az alkoholos gázt. Az apró cseppeket képez, így a felhőkamrában csíkok jelzik a részecske útját, magyarázza az IFLScience.
Ebben a felállásban mindenféle részecskét láthatsz, beleértve a radon atomokat – a nagyobb csíkokat, amelyeket látsz – és a müonokat – a kis hosszú csíkokat.
A müondetektor
Ha főleg a müonok érdekelnek, van egy másik ügyes trükk, amivel megtalálhatod őket, szintén elég egyszerűen. A müonok, amikor elérnek téged vagy a földet, közel fénysebességgel haladnak. Bár ez úgy hangzik, mintha bonyolítaná a dolgokat a müonok észlelésének reményében, valójában sokkal egyszerűbbé teszi a műveletet, köszönhetően a Cherenkov-sugárzásnak.
A fény sebessége vákuumban a világegyetem abszolút sebességhatára. Einstein munkája szerint semmi sem haladhat 300 000 kilométer/másodpercnél gyorsabban, mivel ehhez végtelen mennyiségű energiára lenne szükség. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a megfelelő körülmények között a fényt nem lehet sebességben legyőzni, és amikor ez megtörténik, akkor valami furcsa, „Cherenkov-effektusnak” nevezett dolog játszódhat le. A vízben például a fény lelassul, másodpercenként 200 000 kilométeres sebességre.
Ez néha valóban megtörténik. 1934-ben Pavel Cserenkov szovjet fizikus szemtanúja volt annak, hogy mi történik ilyenkor, miután sugárzással bombázta a vizet. A vízből kék fényt, a ma már Cserenkov-fény vagy Cserenkov-sugárzás néven ismert részecskéket bocsátott ki.
A müonok kimutatásához mindössze egy olyan közegre van szükség, amelyben a fény lassabban halad, mint a részecskék. Víz, ugyebár. Ha egy fénytől mentes zárt tartályban egy fotomultiplikátort használsz, akkor a benne lévő folyadékon keresztül mozgó müonok által keltett Cserenkov-sugárzást detektálhatod. Ebben a felállásban nem fogod látni a felhőkamra hűvös csíkjait, de képes leszel detektálni egy olyan részecskét, amelyet a légkörünkkel ütköző kozmikus sugárzás hoz létre.
Ez is érdekelhet:
- A Wow! jel új megfejtése szerint még nehezebb lehet idegenekre bukkanni
- A Google Maps-et böngészte és kiszúrt valamit, most kutatók dolgoznak a felfedezésén
Kiemelt kép: depositphotos.com
