CosMO-MuV


    CosMO-muv (Cosmic Muon Observer Muon Velocity Measurement) ist ein Experiment zur Messung der Geschwindigkeit kosmischer Myonen. Drei CosMO-Detektoren sind in einem Gesamtabstand von 3m aufgebaut. Der Abstand zwischen dem unteren und mittleren Detektor beträgt 1m, der zwischen dem mittleren und oberen 2m. Die Detektoren werden kontinuierlich von kosmischen Teilchen durchdrungen. Bei denjenigen Ereignissen, bei denen ein Myon alle drei Detektoren passiert, wird eine Zeitdifferenz bestimmt, die zur Berechnung der Geschwindigkeit genutzt wird.

     
    Versuchsaufbau


      das Experiment besteht aus:

      • drei CosMO-Detektoren
      • einer Datenauslesekarte (DAQ-Karte),
      • einem Gestell, was die Platzierung der Detektoren übereinander bei einem Mindestabstand von 1m und einem maximalen Abstand von 3,50m ermöglicht,
      • einem Notebook, das die Daten mithilfe des Programms muonic analysiert und speichert.

      Geladene Elementarteilchen wie das Myon, die den Detektor durchqueren, bringen die Atome in der Szintillatorplatte des CosMOs in einen angeregten Zustand. Wenn diese Atome wieder in den Grundzustand zurückkehren, wird der Überschuss an Energie in Form von Licht abgegeben, welches von den Lichtleitfasern zum MPPC geleitet wird. Hier wird das Lichtsignal durch den Photoeffekt in ein elektronisches Signal umgewandelt. Dieses wird im MPPC vervielfältigt und von der DAQ- Karte ausgelesen. Zum Filtern von Fehlsignalen sind die drei CosMO Detektoren in Koinzidenz geschaltet. Das heißt, es werden nur die Signale der Myonen, die alle drei Detektoren durchdringen, gewertet. Man erwartet dabei, dass zuerst die obere, dann die mittlere und zuletzt die untere Platte ein Signal aufweist. Das Programm muonic berechnet den Zeitabstand zwischen dem Erfassen des Ereignisses in der oberen und unteren, oberen und mittleren sowie mittleren und unteren Platte.
      Mit CosMO-muv können also zeitgleich Messungen mit drei verschiedenen Messabständen genommen und ausgewertet werden.

      Die Darstellung des Zeitunterschieds in Abhängigkeit des Abstands der CosMOs erlaubt die Bestimmung der Geschwindigkeit kosmischer Myonen.

       
      Datenstruktur


        Die auf Cosmic@Web abgespeicherten Datensätze enthalten: Zeit (volle Stunde), Zeit (Registrierung des Myons), Luftdruck, Temperatur, Flugzeit bei verschiedenen Abständen, Abstand zwischen den Detektorplatten. Weitere Informationen findest du in der Datensatzbeschreibung.

         
        Mögliche Aufgabenstellungen


          Mit diesem Experiment sind folgende Analysen möglich:

          • Berechnung der Geschwindigkeit von Myonen mit den gegebenen Informationen der mittleren Flugzeit und dem Detektorabstand,
          • Ermittlung der Abhängigkeit der Myongeschwindigkeit von Außenbedingungen wie Luftdruck oder Temperatur,
          • Ermittlung der mittleren Myonenergie in Abhängigkeit der Geschwindigkeit – was sagt diese über die Myonen aus?,
          • Vergleich mit Geschwindigkeiten wie Teilchen sie im LHC erreichen – Wie kommt es dazu, dass kosmische Myonen diese Geschwindigkeit haben?,
          • Vergleich mit dem Ergebnis eigener Geschwindigkeitsmessungen mit dem CosMO- oder Kamiokannen-Experiment..