"CosmicRayMuonMeasurement"の差分

目的・概要

プラスチック・シンチレータと光電子増倍管（PMT）を使って粒子検出の原理を学ぶ。2枚のシンチレータを用いて、どのような測定ができるか考えて実行する。実験で行うことの例としては次のようなものが挙げられる。

• PMTからの信号をオシロスコープで確認
• 同時計測によりPMTからの信号が宇宙線ミューオンに由来するものであることを示す
• 検出器の信号をデジタル化して処理するNIMやCAMACといったエレクトロニクスの使い方を学ぶ
• 宇宙線ミューオンの性質を調べる
  • ミューオンの飛来する角度分布を測定する
  • ミューオンが検出器で静止し、崩壊して生じた電子を捕えることでミューオンの寿命を測定する

実験を行っていく中で、アナログ波形の整形や増幅、デジタル回路（論理回路）の組み方も学ぶ。場合によっては、回路を製作して検証する。アナログ回路による波形の処理は、物理数学で習うフーリエ変換やラプラス変換の大変良い応用例である。データはデジタル化した後、コンピュータに取り込むが、そこから先データから有益な情報を抽出するにはプログラミングを伴う解析が必要である。また実験結果の妥当性を直観のレベルを超えて検証するには、実験環境をできるだけ正確に再願してシミュレーションする必要がある。

参考スライド： 20130916-宇宙線検出.pdf, 20130924-CAMAC.pdf

宇宙線ミューオン

実験に使う道具と手法

プラスチック・シンチレータと光電子増倍管

信号波形の処理

デジタル回路と信号処理

A/D変換

測定内容

宇宙線ミューオンの角度分布

ミューオンの寿命測定

ミューオンがシンチレータに入射して静止した場合の信号を詳細に観測することにより、静止後にミューオンが電子とニュートリノ2つに崩壊した時に生じる電子のシグナルを観測する。ミューオンが入射した時刻と電子のシグナルが観測された時刻の差からミューオンの寿命を測定する。 PMTからの出力される信号波形をサンプリング型ADCでデジタル化する。サンプリングは100 MHzで行い、最大1024サンプル分の測定を行う。したがって、10 ns毎に信号の大きさを記録し、最大10.24 um分のデータを記録する。