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.