Registro dos eventos
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Registro dos eventos
Como preparação para esta seção, o professor pode discutir com os alunos como funciona o GPS, abordando conceitos básicos de como a localização funciona (Usando geometria e a posição dos satélites para "triangular" a posição do dispositivo GPS"), da definição de segundo (frequência de transição no átomo de césio) , relógios atômicos e relatividade (dois relógios - a bordo do satélite e na superfície da terra - medem tempos diferentes devido ao campo gravitacional).
Como vimos na seção coincidência, a passagem de raiso cósmicos pelo nosso detector pode gerar o que chamamos de evento. Se medirmos quantos eventos por unidade de tempo o nosso detector identifica, nós termos a taxa de raios cósmicos. Essa taxa pode variar pode variar por vários motivos :
- condições atmosféricas
- orientação do detector (ver
distribuição angular dos raios cósmicos) - geometria e material dos cintiladores
- eficiência da coleção da luz produzida nos cintiladores pelos sensores
estatística
Vamos discutir o último ponto da lista acima, estatística. Mesmo que fosse possível fazer com que múons com exatamente a mesma energia incidissem atingissem o detector sempre na mesma posição e com a mesma direção, isso não significa que todos os múons seriam sempre detectados. Isso porque o processo de interação com a matéria é um processo estatístico, ou seja existe existe uma probabilidade desse múon interagir com o meio.
Quantos planos o múon atravessou?
Podemos ter (na verdade temos) um relógio para medir o instante em que o múon atravessou o nosso detector. Como vimos, é bem possível que detectemos aos invés de um múon vários múons (e elétrons) que são parte de um chuveiro de partículas. Esse chuveiro é formado por muitas partículas distribuídas no espaço e que chegam quase ao mesmo tempo no detector (não é exatamente ao mesmo tempo, mas vamos deixar essa discussão para depois). Nós podemos, com uma única estação, colocar os planos lado a lado e e ver se conseguimos uma coincidência entre os eventos que atravessam todos os planos de detecção.
Créditos da Imagem: Projeto Raios Cósmicos nas Escolas
Isso é fácil com um único sistema: basta programá-lo para aceitar eventos nos 4 planos de detecção e só mudar a configuração.
Mas suponha que nós estamoa gora interessados em saber se temos um chuveiro grande - por exemplo, colocando dois detectores em duas salas de aula separadamente. São dois dispositivos separados, independentes e que estão medindo os raiso cósmicos da mesma forma. Como podemos fazer a coincidência desses dois sistemas separados ?
Aqui é um bom ponto para rediscutir o conceito de coincidência e perguntar para os alunos qual a sugetão deles para sincronizar dois dispositivos separadamente. É uma pergunta difícil, portanto tente ajudá-los com algum exemplo paralelo.
Poderíamos, por exemplo tentar conectar os dois sistemas por um fio onde um avisa o outro que detectou alguma coisa. Mas e se tivermos 3 detectores ? E se tivermos salas em prédio separados ? Percebe que rapidamente essa solução não é prática ?
Quando passou o múon ?
Mas graças ao GPS podemos resolver esse sistema. Como vocês devem ter visto, o GPS funciona correlacionando a posição de vários satélites em órbita (que é muito bem conhecida) com o tempo que o sinal de rádio que deixa o satélite é medido . Como você viu, não é apenas um problema geométrico; até o campo gravitacional da Terra tem que ser considerado (o tempo na superfície da terra passa mais lentamente que no satélite !). É muito pouco, mas como a luz viaja a 300 mil km/s essa pequena diferença deve ser levada em conta.
Créditos da Imagem: Stato Science
Créditos da Imagem: Gis Geography
Mas o que importa para nós aqui é que temos um relógio na terra (no seu GPS do celular por exemplo) sempre sincronizado com o relógio do satélite, que é um relógio muito mais preciso que o do seu GPS e também é sincronizado com estações de referência de tempo na terra.
Dizer que precisamos de relógios muito bem sincronizados para detectar chuveiros que realmente vieram de uma mesma partícula original.
Todas as estações de medida de raiso cósmicos tem um GPS embutido. Isso permite que o nosso relógio seja sempre sincronizado com o do sistem GPS, mesmo com estações diferentes. Conseguimos manter esse sincronismo com um incerteza de aproximadamente 30 ns entre estações. Assim, se para cada evento nś registrarmos também o tempo do nosso relógio do GPS, todas as estações vão estar marcando o mesmo tempo (mais ou menos 30ns). Existem inclusive GPS mais precisos, com mais ou menos 2 ns. Isso permite duas mais estações registrarem o evento e junto com esse evento o tempo medido pelo relógio de cada estação. Se colocarmos numa tabela, podemos selecionar os eventos que foram registrados por estações diferentes num mesmo intervalo de 30 ns ! E isso para qualquer número de estações, colocadas em qualquer lugar (desde que tenham acesso ao sinal de GPS).
Nós passamos então de uma coincidência online (feita pela eletrônica) para uma coicidência offline (feita pela análise dos dados).
Os nossos eventos são assim : um campo dizendo quais os planos de detectoresa foram acionados pela passagem de um raio cósmico e o instante exato em que isso ocorreu.
Explicar como os eventos são colocados na tabela; fluxo de informações ? Pode ser desnecessário por causa da formatção dos dados que são em JSON (logo bastante explícita...)
- colocar um painel simplificado do grafana com o sump de eventos
- colocar um painel do grafana com o dump do GPS