Detectando múons
A detecção de uma partícula como o múon pode ser entendida como um teste de suas propriedades fundamentais. Uma partícula não se torna evidente até que interaja com o material do aparato experimental de forma mensurável ou decaia em outras partículas detectáveis.
Em nosso experimento Cosmic, quando os múons atravessam um material denominado cintilador, partículas de luz (fótons) são produzidas e transformadas em sinal elétrico por meio de um ou mais detectores SiPM (sigla em inglês para silicon photomultiplier). O sinal enviado pelos SiPMs é proporcional à soma de todos so fótons detectados.
Montagem experimental
Cada estação Cosmic esquematicamente representada na Figura 15 é composta por:
- fotosensores de silício SiPMs (SiPM individual: mm mm ) que operam em baixa tensão;
- placas de cintilador plástico de mm mm mm;
- eletrônica de front-end: responsável pelo processamento analógico do sinal dos SiPMs ( amplificação, formatação e discriminação) e por prover a baixa tensão para operação dos SiPMs;
- módulos de GPS que permitem enviar as coordenadas geográficas de cada estação e sincronizar o tempo da medida entre estações geograficamente dispersas;
- rede de comunicação Wi-Fi
Figura 15: Visão esquemática de uma estação "Cosmic".
Dados e software para análise
Os dados são armazenados em sistemas compartilhados na internet ("sistemas em nuvem") e analisados via Jupyter, um ambiente de programação que pode ser hospedado remotamente em um servidor. Este ambiente tem acesso à base de dados que armazena as informações coletadas pelas estações de medidas nas escolas. Para saber um pouco mais sobre o JupiterLab clique aqui (em inglês).
Ao acessar o ambiente de análise, o usuário tem acesso às atividades de análise interativas colocadas em "cadernos de exercícios virtuais" (notebooks). Os notebooks são interessantes porque integram, na mesma tela, as instruções para realizar as atividades e os exercíos.
A tela do Jupyter em seu navegador de internet.
As informações salvas no banco de dados incluem:
- quais sensores detectaram um sinal naquele evento;
- posição da estação;
- largura do sinal;
- número de eventos detectados;
- informações extras do GPS.
Agora é com você!
Na barra superior 'Atividades' você encontrará várias propostas para explorar os dados, analisá-los e tirar suas próprias conclusões sobre a detecção de múons pelo nosso Cosmic.
Bom trabalho!