ZAREJESTRUJ. PRZEANALIZUJ. ZROZUM.
Poznaj budowę stacji CREDO-MAZE do detekcji promieniowania kosmicznego i zobacz, jak zarejestrowane sygnały zamieniają się w wykresy, statystyki oraz naukowe wnioski.
Stacja do detekcji promieniowania kosmicznego CREDO-MAZE
Stacja detekcyjna MAZE-LAB służy do rejestrowania cząstek wtórnego promieniowania kosmicznego, przede wszystkim mionów docierających do powierzchni Ziemi. Są one niewidoczne, ale podczas przechodzenia przez odpowiednio przygotowany materiał pozostawiają sygnał, który może zostać wykryty i zapisany.
Jak zbudowana jest stacja?
Urządzenie składa się z czterech modułów detekcyjnych ustawionych jeden nad drugim oraz jednostki sterującej z układem elektronicznym. W każdym module znajduje się plastikowy scyntylator i światłoczuły czujnik SiPM. Scyntylator wytwarza bardzo krótki błysk światła, gdy przechodzi przez niego naładowana cząstka, a czujnik zamienia ten błysk na impuls elektryczny. To ustawienie detektorów nazywamy teleskopem mionowym.
Sygnały ze wszystkich modułów są przesyłane przewodami do układu elektronicznego. Jego zadaniem jest zasilanie czujników, wzmacnianie i porównywanie impulsów oraz przekazywanie informacji do układu rejestrującego.
Jak działa detektor?
Pojedynczy impuls może być wywołany cząstką, ale również zakłóceniem elektronicznym. Dlatego stacja wykorzystuje zjawisko koincydencji. Jeżeli sygnał pojawi się niemal jednocześnie w co najmniej dwóch modułach, istnieje duże prawdopodobieństwo, że przez detektor przeszła rzeczywista cząstka.
Zastosowanie czterech warstw pozwala sprawdzać różne kombinacje koincydencji, ograniczać liczbę przypadkowych zliczeń oraz analizować kierunek przechodzenia cząstek. Czas rejestracji zdarzeń może być synchronizowany sygnałem GPS, dzięki czemu możliwe jest porównywanie pomiarów wykonanych przez stacje znajdujące się w różnych miejscach.
Od impulsu do wyniku
Zarejestrowane zdarzenia stają się materiałem do dalszej analizy. Uczniowie tworzą wykresy, porównują liczbę cząstek, badają stabilność i sprawność detektora oraz sprawdzają, jak wyniki zmieniają się w czasie i w różnych warunkach. W ten sposób uczą się obsługi aparatury pomiarowej, interpretacji sygnałów, pracy z rzeczywistymi danymi oraz formułowania wniosków na podstawie przeprowadzonych eksperymentów.
CREDO-MAZE doświadczenia (e-book)
Publikacja „CREDO-Maze: doświadczenia (do zrobienia)” autorstwa Tadeusza Wibiga jest praktycznym przewodnikiem po promieniowaniu kosmicznym i współczesnej fizyce cząstek. Wyjaśnia, czym są promienie kosmiczne i powstające w atmosferze wielkie pęki cząstek, a następnie przedstawia kilkanaście pomysłów na doświadczenia wykorzystujące cztery detektory stacji CREDO-Maze.
Proponowane ćwiczenia pozwalają zmieniać konfigurację detektorów, obserwować wtórne cząstki promieniowania kosmicznego, analizować koincydencje oraz samodzielnie formułować pytania badawcze i wnioski. E-book może być wykorzystywany przez uczniów, nauczycieli
i uczestników kół naukowych jako inspiracja do prowadzenia własnych eksperymentów z prawdziwą aparaturą pomiarową.
E-book został wydany w 2025 roku przez Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego i jest dostępny bezpłatnie w otwartym dostępie.
Detektory w praktyce
Zobacz, jak uczniowie budowali, testowali i uruchamiali stacje do pomiaru promieniowania kosmicznego.
