物理学家设计100美元的手持式Muon探测器

在任何特定时刻，地球的大气层都被高能宇宙射线所照射，这些宇宙射线已经被超新星爆发，而其他天体物理现象则远远超出了太阳系。当宇宙射线与地球大气层发生碰撞时，它们会衰变为μ子 - 带电粒子，它比电子稍重。

Muons只持续几分之一秒，在它们短暂的生命周期中，它们可以通过地球大气的每一层被发现，在我们周围的空气中循环，并以类似于细雨的速度下雨到地面上。一小部分μ子甚至可以穿透地球表面，穿过岩石和冰层行进数公里。

现在，在麻省理工学院核科学实验室工作的物理学家设计了一个口袋大小的宇宙射线μ子探测器来跟踪这些幽灵般的粒子。探测器可以由普通的电子部件制成，当打开时，它会在μ子经过时亮起并计数。相对简单的设备仅需100美元即可构建，使其成为当今最实惠的μ子探测器。

由麻省理工学院物理系研究生Spencer Axani领导的研究人员为学生设计了探测器。他们已经启动了一个名为CosmicWatch的推广计划，其中包含一个列出要购买的零件的网站以及有关如何组装，校准和运行探测器的详细说明。该团队估计，一名普通高中生应该首次花费大约四个小时建造一个探测器，而第二次建造探测器只需要一个小时。

一旦启动并运行，探测器可以随身携带，以测量几乎任何环境中的μ子速率。该团队为高中和大学生提供了近100个探测器，他们已经将这些仪器送上飞机和气象气球，以测量高海拔地区的μ子率。正如Axani所做的那样，学生们也将探测器带入地下。

“当你把粒子探测器带入地铁时，你看起来很有趣，但我们在波士顿做过，”Axani说。“由于μ子速率会越来越低，我们将探测器放在地铁站测量地下我们的距离。”

研究人员在美国物理学杂志上发表了第一版探测器设计。Axani的合着者是麻省理工学院物理学教授Janet Conrad和初级Conor Kirby。有关其最新版本的详细信息，请访问CosmicWatch网页。

珍惜垃圾

Axani最初的目的是建造一个小型的手持式μ子探测器，作为IceCube的一个微型附加装置，这是一个巨大的粒子探测器，装在冰上，位于南极深处。IceCube旨在检测称为中微子的亚原子粒子。

天文台的科学家提出，可以在PINGU(精确冰块下一代升级)中插入一个小的μ子探测器，这是一种提高探测器对低能中微子的敏感度的阵列。埋在这种阵列中的小μ子探测器能够标记μ子的精确位置，使科学家能够在寻找中微子时筛选出这些粒子。

Axani承担了设计用于PINGU的原型μ子探测器的任务。典型的μ子探测器由内置有闪烁体的光电倍增管组成，闪烁体是一种在被带电粒子撞击时发光的材料。当诸如μ子的粒子通过检测器反弹时，光电倍增管将发射光产生的电流倍增。通过这种方式，即使单个光子也可以产生足够大的电流以便可以测量。这用于确定μ子或其他粒子是否已通过检测器。

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