WPROWADZENIE

 

Miony rejestrowane w doświadczeniu stanowią wtórną składową promieniowania kosmicznego. Powstają one w górnych warstwach atmosfery z rozpadu naładowanych pionów, które z kolei są rezultatem zderzeń cząstek docierających do Ziemi z przestrzeni kosmicznej z jądrami atmosferycznymi. Na poziomie morza natężenie mionów wynosi w przybliżeniu , co odpowiada około 71% całkowitej ilości cząstek docierających do powierzchni Ziemi pochodzących z promieniowania kosmicznego (pozostałe 28% to elektrony, a 1% stanowią nukleony). Nadlatujące miony mają średnią energię rzędu 2 GeV, a ich kątowy rozkład jest w przybliżeniu proporcjonalny do (gdzie jest kątem pomiędzy kierunkiem zenitalnym, a kierunkiem obserwacji). Jest to uwarunkowane tym, iż atmosfera w kierunku zenitalnym jest znacznie cieńsza niż w kierunku horyzontalnym. Miony dodatnie stanowią około 54% mionów – jest ich więcej, gdyż promieniowanie kosmiczne składa się głównie z dodatnio naładowanych cząstek. Średni czas życia mionów w próżni wynosi 2,2. Miony produkowane na dużych wysokościach docierają do powierzchni Ziemi zanim ulegną rozpadowi, ze względu na relatywistyczne wydłużenie czasu związane z ich dużymi prędkościami.   (1), (2)

W tym eksperymencie miony przechodząc przez detektor scyntylacyjny powodują powstanie krótkotrwałego błysku świetlnego (scyntylacji), który następnie zamieniany jest przy użyciu fotopowielacza na impuls elektryczny. W przypadku, gdy mion ulegnie zatrzymaniu w detektorze, rozpada się na elektron (pozyton) oraz na dwa neutrina – mionowe i elektronowe. Elektron (pozyton) wyemitowany w skutek rozpadu powoduje powstanie kolejnej scyntylacji. Przerwa czasu pomiędzy tymi dwoma kolejnymi impulsami z detektora jest mierzona poprzez układ elektroniczny i zapisywana w pamięci komputera. Zebrane dane powinny układać się w malejący wykładniczo rozkład, z którego należy wyznaczyć średni czas życia mionów. Otrzymany tą metodą wynik jest nieco mniejszy od wartości 2,2, która jest średnim czasem życia mionów w próżni, gdyż miony ujemne mogą zostać wychwycone przez jądro ośrodka skracając tym samym obserwowany czas życia.   (3)