RAGGI COSMICI Le nostre misure Distribuzione Poissoniana Assorbimento della componente “soffice” Distribuzione angolare Sciami estesi

Frequenza del numero di coincidenze Conteggi in intervalli di tempo: t  1s Valor medio: Tipica distribuzione di Poisson !

Coincidenze: distribuzione Poissoniana Distribuzione di Poisson: probabilita` 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, per unita` di tempo e superficie: Da ulteriori misure con t = 1000 ??? s, stimiamo:

~ 30% ~ 70% componente soft prevalentemente elettroni e fotoni componente hard (muoni), puo`penetrare grandi spessori di materiali assorbenti.

 = 90 orizzontale: = 0 verticale Conteggi medi in funzione dell’angolo rispetto alla verticale = 90 orizzontale: = 0 verticale maggiore assorbimento nell’atmosfera

Flusso nella direzione verticale per   0 : conteggi per unita` di superficie S (m2) tempo t (s) “angolo solido” (sr)

Ricerca di sciami d indicazione della presenza di sciami estesi La frequenza di coincidenze a grandi distanze d (~ 6 m) ha valori diversi da zero: ???  ??? conteggi / s indicazione della presenza di sciami estesi

Conclusioni Dei raggi cosmici abbiamo misurato: La frequenza totale di conteggi per unita` di tempo e superficie:  / (S t) = …  … s-1 m-2 La frazione “hard”  30% La distribuzione angolare Il flusso in direzione verticale … … 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.

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: 5^E Liceo Scientifico Grigoletti In particolare: Bello Antonio Croci Federico Martignago Matteo Vendramini Massimo

Informazioni aggiuntive

Frequenza del numero di coincidenze Numero di coincidenze (1 s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Frequenza

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 2,4 885,167 12,146 3,6 876,667 12,088 4,8 849,000 11,895 6,1 823,000 11,712 7,4 800,500 11,551 8,7 793,667 11,501 10,0 789,000 11,467 15,0 752,500 11,199 20,0 744,833 11,142 25,0 724,667 10,990

Commento Dal grafico si nota come la discesa della curva sia molto più rapida nelle fasi iniziali durante le quali, con spessori minimi di piombo, si elimina la componente soft dei raggi cosmici. La componente soft (circa il 30% del totale dei raggi cosmici), composta da elettroni e fotoni ed in minima parte da protoni, kaoni e nuclei; La componente hard (circa il 70%), composta da muoni, riesce a penetrare spessori di materiali assorbenti di oltre un metro. Dal valore delle coincidenze ottenuto senza assorbitore si ricava che il numero di eventi al m2 per secondo (140,98) è confrontabile, per ordine di grandezza, con quello di letteratura.

Conteggi in funzione dell’inclinazione Angolo α (°) Media coincidenze 1 - 2 Errore assoluto media coincidenze cos2α 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 0,000

Ricerca degli sciami D (cm) 1 - 2 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

Commento Dal grafico si può notare che all’aumentare della distanza fra gli scintillatori diminuisce il numero di eventi rilevati; Il fatto che la frequenza non vada a zero, ma si stabilizzi a valori diversi da zero anche alle distanze più grandi (6 m), è una indicazione della presenza di sciami estesi;

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.

Angolo e angolo solido

Bibliografia, siti internet relativi all’argomento B.Rossi, “I raggi cosmici”, Piccola Biblioteca Einaudi, 1971 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