From Livio.Lanceri@ts.infn.it Sun Dec 11 21:27:10 2005 Date: Sun, 11 Dec 2005 03:34:46 +0100 (CET) From: Livio Lanceri To: maria grazia de gravisi , mtowally@tin.it Cc: Marco.Budinich@ts.infn.it, Selenia Dittongo Subject: Re: raggi cosmici ciao, scusatemi per il ritardo nel rispondere, ero in viaggio e adesso sono a SLAC. Confermo che non ci sono state nuove idee: si possono trovare come suggerito da Marco gli esperimenti storici da replicare (ho a casa un vecchio libretto divulgativo di Bruno Rossi, "I raggi cosmici", ed.Einaudi; ho fatto anche una rapida ricerca nella biblioteca del dipartimento, c'e' qualcosa), ma il lavoro richiesto, preliminare di documentazione e poi di costruzione/test, non e` banale: possiamo fare delle letture in vista dell'anno prossimo, ma per quest'anno non mi sembra realistico. Confermiamo quindi la sequenza: 1. - messa a punto fotomoltiplicatori e coincidenze 2. - misure in funzione dell'angolo rispetto alla verticale 3. - misure in funzione dello spessore di materiale tra i contatori 4. - tentativo di vedere sciami estesi al variare della distanza tra i contatori in configurazione orizzontale (sullo stesso piano) Per quanto riguarda la meccanica e lo schermo in piombo (misura 3): - all'Area ho identificato il supporto usato per le vecchie misure, che ha gia` una piastra di piombo; contatto Giannini che lo ha in uso, si potrebbe recuperare... - attenzione alla manipolazione del piombo, che e` tossico! - spessori del piombo (per bloccare la componente "soffice", le piastre dovrebbero avere superficie tale da coprire completamente un contatore: - al livello del mare, la "componente soffice" e` principalmente di elettroni, positroni e fotoni con energie sotto il GeV ed in buona parte sotto i 100 MeV: - una frazione significativa si puo` bloccare con spessori di piombo dell'ordine del centimetro; vi faccio un conto un po' piu` preciso appena possibile... ingredienti: - l'"energia critica" per elettroni in piombo e` dell'ordine di 10 MeV; al di sotto domina la perdita di energia per ionizzazione, al di sopra la perdita d'energia per bremsstrahlung; - la "lunghezza di radiazione" X_0 in piombo e` di circa 0.56 cm (spessore nel quale un elettrone/positrone di alta energia resta con una frazione 1/e della sua energia iniziale, con perdita principalmente per bremsstrahlung; l'energia critica corrisponde anche circa alla energia persa per ionizzazione in uno spessore equivalente a una X_0) - allego in attachment a questo messaggio come documentazione in pdf due capitoli del Particle Data Book, rispettivamente sui raggi cosmici e sulle interazioni tra particelle e materia; le sezioni piu` rilevanti sono la 24.3.2 (electromagnetic component = componente "soffice") e la 27.4.2 (energy loss by electrons), di cui metto qui due estratti. a presto, Livio ----------------------------------------------------------------------- 24.3.2. Electromagnetic component: ---------------------------------- At the ground, this component consists of electrons, positrons, and photons primarily from electromagnetic cascades initiated by decay of neutral and charged mesons. Muon decay is the dominant source of low-energy electrons at sea level. Decay of neutral pions is more important at high altitude or when the energy threshold is high. Knock-on electrons also make a small contribution at low energy [34]. The integral vertical intensity of electrons plus positrons is very approximately 30, 6, and 0.2 m-2s-1sr-1 above 10, 100, and 1000 MeV respectively [25,35], but the exact numbers depend sensitively on altitude, and the different altitude dependence of the different sources of electrons [34,35,36]. The ratio of photons to electrons plus positrons is approximately 1.3 above a GeV and 1.7 below the critical energy [36]. ... 27.4.2. Energy loss by electrons: --------------------------------- At low energies electrons and positrons primarily lose energy by ionization, although other processes (Mller scattering, Bhabha scattering, e+ annihilation) contribute, as shown in Fig. 27.9. While ionization loss rates rise logarithmically with energy, bremsstrahlung losses rise nearly linearly (fractional loss is nearly independent of energy), and dominates above a few tens of MeV in most materials. Ionization loss by electrons differs from loss by heavy particles because of the kinematics, spin, and the identity of the incident electron with the electrons which it ionizes. Complete discussions and tables can be found in Refs. 8, 9, and 28. ... 27.4.3. Critical energy: ------------------------ An electron loses energy by bremsstrahlung at a rate nearly proportional to its energy, while the ionization loss rate varies only logarithmically with the electron energy. The critical energy Ec is sometimes defined as the energy at which the two loss rates are equal [45]. Berger and Seltzer [45] also give the approximation Ec = (800 MeV)=(Z + 1:2). This formula has been widely quoted, and has been given in older editions of this Review [46]. Among alternate denitions is that of Rossi [3], who defines the critical energy as the energy at which the ionization loss per radiation length is equal to the electron energy. [ Part 2, Application/PDF 286KB. ] [ Unable to print this part. ] [ Part 3, Application/PDF 496KB. ] [ Unable to print this part. ]