Mini detector modular de rayos cósmicos

Abstract

Los físicos han desarrollado la detección y el estudio de los rayos cósmicos (RC) por más de un siglo, con una amplia variedad de detectores basados en materiales muy diversos como agua, gases, hielo, y muchos otros. Con ellos, han obtenido información de los constituyentes y propiedades físicas de los rayos cósmicos -espectro de velocidad, espectro de energía, espectro de composición, distribución como función de latitud y la longitud, intensidad a diferentes alturas-. Con propósitos de investigación, docencia y divulgación en RC, planeamos, diseñamos, construimos, caracterizamos y operamos un detector de rayos cósmicos modular y reconfigurable a base de dos bloques de acrílico de 5 cm x 10 cm x 10 cm -que funcionan como detectores y como veto detectores, uno colocado en la parte inferior y otro en parte superior- separados de centro a centro 145 cm uno del otro, con un tubo fotomultiplicador EMI acoplado en cada uno de los bloques; y, tres tubos de PVC de 111 mm de diámetro interior y 2 mm de espesor, y 35 cm de largo, llenos de aire, apilados en forma de telescopio, cada uno de ellos con un tubo fotomultiplicador acoplado tipo RCA. Con este arreglo de detectores, determinamos que el rango de tiempos de vuelo de los rayos cósmicos es (5, 385) ns; el rango de velocidades de los rayos cósmicos es (0.038, 0.98) c; el rango de momentos de los rayos cósmicos, suponiendo que inciden muones, es (0.004, 0.52) GeV; y el rango de energías, suponiendo que son muones las partículas incidentes, es (0.106, 0.53) GeV; y la intensidad del flujo de partículas 1409 muones/(m2 s). Presentamos los detalles de la planeación, del diseño, la construcción, la caracterización, y algunos resultados físicos preliminares.