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教育和外展

大流行的物理:从小的太空制作粒子

31 Mar 2021
从2021年4月起拍摄的 物理世界 ,它首次出现在标题下面“学校的数量”。物理研究所成员可以享受全部问题 通过这一点 物理世界 app.

安德鲁·弗格森 是英国剑​​桥的设备物理学家。这篇文章是关于Covid-19流行如何影响世界各地物理学家个人和专业生活的一系列的一部分。如果您想分享自己的角度,请联系我们 [email protected].

Photo of Andrew Ferguson with a muon detector

小学生和我们其他人也不断被看不见的淋浴 mu ,较重的相对于更熟悉的电子。当能量宇宙射线时,包括质子和α粒子,击中我们的大气并产生颗粒的淋浴时,这些μONs是创建的。在海平面,丘陵以每分钟每平方厘米的速度约为一个。

除非您有正确的设备来寻找它们,否则MUONS仍未被注意。几年前,我非常兴奋地阅读一个成功的美国外展项目 宇宙手表 。由粒子物理学家开始,它允许公众的成员制作μmOn探测器的少于100美元,并观察这些微小的颗粒。在探测器的核心,是一种硅光电倍增芯片芯片,每当μ子通过时,塑料闪烁体发出的少量蓝色光子。

灵感,我开始基于宇宙手表设计建立μON探测器。但是,当我有一个工作时,我需要与之有关。在欧洲之星培训赛车上的比利时工作之旅呈现了一个这样的机会。我和我一起拿下了探测器(奇怪的是,在安全的情况下没有问过问题),并且当我们通过英国和法国之间的频道隧道旅行时,它肯定会录得比海平面更低。海洋和海底屏蔽了探测器。

Muon counter graph in channel tunnel

作为乐趣,随着那种乐趣,uonic测量是更好的共享。所以,与另一个物理学家父母一起,我与凯特考克联系,他在剑桥郡的英格兰小学教学教堂教授科学的科学,我儿子出席。我们三个人在一起申请了物理学校拨款计划。我们的想法是与学生一起教导他们关于μONs,让他们设计一个μON探测器,最后在学校安装它。

2019年7月,我们很高兴听到我们的补助金成功,真正的工作开始了。我们在10月份使用水枪和几个幻灯片举办了初始装配,以介绍自己和苗条。在第3和第4岁(7-9岁)的学生中,我们画了由宇宙射线空气淋浴所产生的级联粒子的图片。与此同时,第4岁和5(8-10岁)的儿童负责探测器的看法。

我们共同决定它应该有一个muon计数器和一个闪现不同颜色的显示器,具体取决于μ子的能量。我们共同定义了显示器的各种参数,包括其大小,闪光的颜色以及计数器上的数字数。最后,我们与6岁的学生与探测器会产生的数据,当然是一些可食用的Smartie条形图。在幕后,我们正在忙于订购印刷电路板,焊接部件和编程微控制器。

2020年1月,我们返回了4/5级,用鞋盒包装了红色闪烁的原型。我们有一些伟大的反馈。颜色红色是不好的 - 它太多就像警告灯,太亮了。因此,我们为展示和民主选择了蓝色,绿色和琥珀色。学生还告诉我们,当闪烁太分散注意力时,我们需要一个开关关闭显示器。最后,我们决定在探测器中有八位数字,因此它可以达到99,999,999 u元 - 大致瞳孔在学校花费大致(每两秒钟,我们每年预计每年约1500万计数)。

Muon detector for primary school outreach project

不幸的是,当大流行袭击时,我们无法继续与孩子们一起工作。相反,在夏天,我在家里工作,静静地改善了探测器的电子产品。事实上,在我住的地方散步,人们经常会问我发生了穆森项目的事情。我告诉他们我们可以在2020年9月到9月,学校重新开业,我们开始考虑最后的开关。

最初我们设想一个学校集会,并将探测器倒计时倒计时打开。我们不能以社交疏散措施在适当的地方,而是在课堂上的教室里4020年12月20日的学生策划了一个虚拟交换机,以及在学校的教会,我和Ibberson从我们的家中加入。所以,在用测验旋转学生后,在提醒他们关于muOns后,我们转动了设备。

它的工作,Phew!然后我们花了几分钟观看探测器最多60次,然后在打开地板之前达到问题。而且,哇,他们问了什么伟大的问题。 μ子如何穿过10米的混凝土?他们为什么腐烂进入电子?如果探测器有更大的区域,它会算上更多的μ子吗?有没有这样做的探测器?产生muOns的宇宙射线来自哪里?

总的来说,该项目取得了巨大成功。我们有精彩的学生参与,他们为一个有趣的科学仪器设计了贡献。事实上,探测器的开启虽然是虚拟的,但似乎是令人兴奋的,好像它发生在学校。展望未来,我们希望这台奇怪的机器从奇怪的一年中达到了高达99,999,999的终身时间 - 并且它继续挑起哥伦多年的小学生的好奇心。

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