20 сентября 2016

Физики рассказали, как собрать "домашний" детектор частиц за 6000 рублей

Ученые из MIT придумали очень простой и дешевый способ создания примитивного мюонного детектора, который любой человек сможет собрать прямо дома из подручных материалов, чья стоимость не превышает  100 долларов США, и опубликовали его в статье, размещенной в электронной библиотеке arXiv.org.

Каждую секунду в верхних слоях атмосферы Земли образуются миллионы мюонов – заряженных частиц, возникающих в результате столкновения космических лучей с молекулами газов в воздухе. Эти столкновения разгоняют мюоны до околосветовых скоростей, благодаря чему они проникают на десятки и сотни метров вглубь поверхности планеты. Каждый квадратный метр поверхности Земли, как показывают замеры ученых, поглощает около 10 тысяч этих частиц.

Эти частицы ученые сегодня начинают активно использовать для создания особых сканеров, способных искать пустоты и скрытые помещения в памятниках архитектуры древности. С разрешения правительства Египта, одна группа физиков уже ведет подобные эксперименты в пирамидах и гробницах древних фараонов с декабря прошлого 2015 года.

Подобные опыты, как обещают Спенсер Аксани (Spencer Axani) и его коллеги из Массачусетского технологического института в Кембридже (США), сегодня может вести каждый человек при помощи самодельного мюонного детектора размером с большой спичечный коробок, и двух обычных AA-батареек.

По словам ученых, прототипом и вдохновением для их "карманного детектора" послужили компактные мюонные датчики, которые многие "серьезные" ускорители частиц и лаборатории используют для калибровки приборов или для обнаружения других частиц, к примеру, нейтрино. Фактически, созданный ими прибор является упрощенной версией детектора PINGU, используемого в нейтринной обсерватории IceCube в Антарктике.

Детектор Аксани и его коллег состоит из небольшой алюминиевой емкости, заполненной флуоресцирующей жидкостью или пластиком, и набора фотодатчиков, которые покрывают ее поверхность изнутри. Эти датчики фиксируют вспышки излучения Вавилова-Черенкова, возникающие при прохождении мюона через воду, и определяющие его физические свойства по силе свечения, его продолжительности и другим параметрам.

И то и другое, по словам ученых, можно купить на аукционах eBay или у производителей подобных светящихся веществ и фотодатчиков напрямую за относительно небольшие деньги, особенно если будущие владельцы таких детекторов будет собирать их относительно большими партиями.

Данные, поступающие со световых датчиков, обрабатываются  при помощи специальных программ, работающих на платформе дешевого микрокомпьютера Arduino, отсеивающих случайные срабатывания фотоматриц от настоящих прохождений мюонов через алюминиевую емкость. Общая стоимость всех этих деталей, в том числе и небольшого ЖК-экрана для вывода данных об уровне и параметрах мюонного потока, не превышает ста долларов США.

Как считают ученые, подобная низкая стоимость откроет мир физики частиц для широких масс студентов, школьников и любителей физики, а также поможет раскрыть природу космических лучей, которые порождают эти частицы, и поможет спецслужбам находить "тайные" ядерные реакторы и решать массу других задач.