Kosmické záření v letadle

 

 

Animace 181 snímků složených ze 30s expozic z letadla od vzletu, vystoupání do 10km a opět přistání. Je patrný nárůst počtu nabitých částic detekovaných částicovou kamerou MX-10, z důvodů větší intenzity kosmického záření (mionů, ale i těžších silně ionizujících částic) ve vyšších nadmořských výškách.

anim

fig_03-700x452

ATLAS výsledky na 13 TeV!

Experiment ATLAS-CERN

Experiment ATLAS v evropské laboratoři částicové fyziky CERN představil na konferenci Evropské Fyzikální Společnosti ve Vídni první výsledky na datech poskytnutých urychlovačem LHC na dosud nejvyšší celkové energii proton-protonových srážek 13 TeV.

fig_03-700x452

Jde např. o měření četnosti procesů, kdy se rodí pár těžkých top kvarků.

Fyzikové a studenti z RCPTM přispívají do analýzy stávajících dat a současně se připravují na sběr dat při běhu vylepšeného urychlovače.

Anglický press release CERN: http://press.web.cern.ch/press-releases/2015/07/latest-results-lhc-experiments-are-presented-vienna

http://atlas-physics-updates.web.cern.ch/atlas-physics-updates/

 

Prezentace skupiny Částicové fyziky na SLO a nabídka témat prací studentům

 

 

KDY-KDE?

21.4. 2015 v 15:00 v místnosti 3.27 Společné Laboratoře Optiky (SLO) za přírodovědeckou fakultou UP v Olomouci.

Přjďte se podívat na prezentaci naší skupiny, zapojené do mezinárodních experimentů ATLAS v CERN a Pierre Auger Observatory v Argentině!

Zajímá vás částicová fyzika? Můžete se sami přímo zapojit v rámci bakalářské, magisterské či doktorské práce!

Nabízíme témata od elektroniky po analýzu dat, modelování, programování či teorii.

Blíže viz plakátek:

PlakatSLO_v3-900

Mlžná komora z kelímku

Výroba mlžné komory z kelímku

Mlžná komora

Mlžná komora je jednoduché zařízení pro detekování průletu nabitých částic. Funguje díky tomu, že podchlazená kapalina potřebuje ke svému zkondenzování tzv. kondenzační jádro. Tím může být zrnko prachu nebo ionty ve vzduchu. A právě kondenzace na iontech je využita v mlžné komoře ke zviditelnění stop prolétávajících nabitých částic, které při srážkách s molekulami vzduchu vyrážejí elektrony a vzduch tak ionizují.

První mlžnou komoru sestavil v roce 1911 skotský fyzik C. T. R. Wilson (a získal za ni Nobelovu cenu v roce 1927). Mlžná komora byla využita při objevu pozitronu a mionu C. D. Andersonem v roce 1932 (a Nobelova cena následovala v roce 1936). Konstrukce těchto komor byla však odlišná, šlo o tzv. expanzní mlžnou komoru. My si postavíme tzv. difuzní mlžnou komoru, jejíž vynález si připsal Alexander Langsdorf v roce 1939.

Návod na stavbu

Schéma jednoduché kelímkové komory je na následujícím obrázku:

Schéma kelímkové mlžné komory
Schéma kelímkové mlžné komory

Ubrousek je napuštěný isopropylalkoholem (propan-2-ol), jehož páry se odpařují a klesají do spodní části komory, kde dochází k jejich podchlazení.

Před stavbou je dobré upozornit na několik bezpečnostních rizik:

  • Suchý led má teplotu -78 °C. Nedotýkejte se suchého ledu, nezkoušejte ho olizovat či dávat do úst. Hrozí popálení mrazem.
  • Páry isopropylalkoholu jsou vysoce hořlavé a ve směsi se vzduchem výbušné. Nemanipulujte s ohněm, křesadlem či jiným zdrojem možného zapálení kdekoliv v okolí mlžné komory a v prostorách stánku.
  • Isopropylalkohol je toxický a dráždivý pro oči a sliznice. Nezkoušejte isopropylalhokol pít, nečichejte k němu, ani se nad otevřenou nádobou s ním nesklánějte. Při práci s mlžnou komorou nejezte a nepijte.

Pro stavbu potřebujeme čirý 0,5 l kelímek, 2-3 papírové ubrousky, krycí materiál hrdla kelímku (alobal, papír či kovovou desku). Pro přilepení ubrousku potřebujeme tavnou pistoli, pro utěsnění krycího materiálu buď opět tavnou pistoli nebo gumičku. Pro provoz komory je dále potřeba izopropylalkohol a suchý led.

Postup stavby je následující:

  1. Položíme na sebe 2-3 ubrousky a poskládáme je na velikost, která se vejde do dna kelímku. Ve složeném tvaru je zafixujeme tavnou pistolí, případně izolepou.
  2. Poskládané ubrousky vlepíme tavnou pistolí na dno kelímku.
  3. Vlepené ubrousky napustíme isopropylalkoholem tak, aby isopropylalkohol byl nasáknutý v ubrouscích a neodkapával. Případný alkohol, který vyteče do kelímku vylejeme a stěny kelímku důkladně osušíme ubrouskem.
  4. Uzavřeme kelímek. Osvědčily se nám 3 krycí materiály:
    • hliníková fólie (alobal) – vystřihneme kolečko o průměru cca o 1 cm větším než je průměr hrdla kelímku. Vystřihnuté kolečko přehneme přes okraj hrdla kelímku, tak aby byl kelímek kompletně uzavřený. Přehnutý alobal zajistíme gumičkou. Alternativně je možné alobal k hrdlu kelímku přilepit.
    • Papír (nejlépe černý a voskovaný) – měkký papír je možné připevnit stejně jako alobal pomocí gumičky. V případě tvrdého papíru vystřihneme kolečko či čtverec takového rozměru, aby zakryl celé hrdlo kelímku. Je dobré, pokud překrývá většinu misky se suchým ledem (viz další krok). Kelímek postavíme na vystřižený papír a po celém obvodu oblepíme tavnou pistolí.
    • Kovová deska – vhodná je kovová deska o rozměru, který plně zakrývá kelímek, může mít i přesah. Osvědčila se nám spíše silnější deska (tloušťky cca 0,5–1 cm), tenký plech se při ochlazení příliš rychle smrští a dojde k odlepení kelímku. Pro uzavření kelímek na kovovou desku opět položíme a po celém obvodu zalepíme tavnou pistolí.
  5. Na vhodnou podložku (např. polystyrenovou misku) nasypeme suchý led a kelímek na něj postavíme hrdlem dolů.
  6. Spodní část komory osvětlíme vhodným zdrojem světla, který nastavíme, aby vyzařoval rovnoběžně se dnem komory. Osvětlení doladíme podle úhlu pozorování a viditelnosti kapiček alkoholu.

Pozorování

Po sestavení se začnou v kelímku hromadit páry odpařeného alkoholu a jsou postupně ochlazovány ve spodní části komory. Po chvíli můžeme pozorovat mrholení ve spodní části komory, jak páry alkoholu kondenzují na prachu v komoře. Toto mrholení je obvykle pozorovatelné po celou dobu pokusu, jen mírně zeslábne. Po cca 5-15 minutách začnou být viditelné dráhy prolétávajících částic. Tloušťka zanechané stopy souvisí s hmotností částice a lze podle ní usuzovat, jaká částice byla pozorována. Těžší částice více ionizují vzduch a nechávají tedy silnější stopu. Délka stopy je závislá na hmotnosti a energii částice. Těžší částice jsou více brzděny prostředím a rychleji se zastaví.

Částice pozorované v komoře pocházejí jak z pozemských zdrojů, tak z kosmického záření. Především vysokoenergetické miony, elektrony, pozitrony a protony pochází z tzv. spršek, které způsobuje interakce kosmického záření se zemskou atmosférou. Miony jsou částice s velmi krátkou dobou života a proto, abychom je měli šanci detekovat, musí být opravdu velmi rychlé. Typická stopa mionu je proto tenká dlouhá rovná čára.

Na obrázcích můžete vidět příklady stop nejčastěji pozorovatelných částic (převzato z http://fyzsem.fjfi.cvut.cz/2009-2010/Zima09/proc/mlznakomora.pdf [2]):

 

Částice alfa
Částice alfa
Elektrony a pozitrony
Elektrony a pozitrony
Protony
Protony
Rozpad mionu
Rozpad mionu

Ukázku reálného pozorování s kelímkovou komorou můžete shlédnout na následujícím videu:

Zdroje a odkazy

[1] Starbucks Cloud Chamber, URL: http://www.scienceforums.net/topic/16394-starbucks-cloud-chamber/

[2] K. Vlková, V. Löffelmann, Difúzní mlžná komora, Fyzikální seminář FJFI, [URL: http://fyzsem.fjfi.cvut.cz/2009-2010/Zima09/proc/mlznakomora.pdf], 2009.

[3] Mlžná komora, URL: http://kmlinux.fjfi.cvut.cz/~loffevik/komora/

PlakatEdit_final

Prezentace skupiny částicové fyziky, nabídka témat Bc. a Mgr. prací!

Středa 15.10.2014 ve 14:00 v budově SLO (Společná laboratoř optiky, za budovou PřF UP), místnost 58/3.27

[Plakátek]

Přijďte se podívat na seminář pro studenty všech fyzikálních oborů a informatiky PřF UP, na kterém vám členové skupiny částicové fyziky SLO UP a FZÚ AV ČR představí  svůj podíl na výzkumné práci na projektu ATLAS v CERN,  s možnosti řešení zajímavých témat závěrečných prací (bakalářských, magisterských i disertačních). 

Těší se na vás Mgr. Petr Hamal, prof. RNDr. Miroslav Hrabovský, DrSc., Ing. Ladislav Chytka, Bc. Tomáš Komárek, Mgr. Jiří Kvita, Ph.D, Mgr. Libor Nožka, Ph.D., Mgr. Josef Pácalt a Mgr. Tomáš Sýkora, Ph.D.