¿Es realista para estudiantes universitarios inteligentes construir un detector de dispersión de muones de bajo costo?

Con un presupuesto de menos de $2000 USD, ¿sería posible que un estudiante universitario construyera un detector de dispersión de muones (tubos de deriva u otro método)?

Respuestas (1)

Este documento sobre arXiv parece ser exactamente lo que está buscando, por lo que la respuesta parece ser un rotundo sí.

El diseño utiliza un centelleador de plástico económico y un fotomultiplicador de silicio para la recolección de luz, y se afirma que el costo total por detector es de alrededor de $ 100, lo que, por lo que sé, es muy plausible.

Dicho esto, el detector en sí no es lo único que necesita. Como mínimo, necesitaría la electrónica necesaria para leer la salida del detector y algún software (que probablemente podría escribir usted mismo) para interpretar esas lecturas. También necesitaría calibrar la cosa, lo que podría requerir recursos adicionales a menos que tenga acceso inmediato a fuentes radiactivas bien caracterizadas. Esto requeriría un poco de dinero extra, pero no puedo imaginar que esté ni cerca de su presupuesto establecido de $2000.

Esto es solo para un detector, pero la pregunta estaba orientada a la detección de dispersión, que es un poco más complicada. Corríjame si su respuesta incluye detección de dispersión.
@JaDi No estoy familiarizado con esa terminología. ¿Puedes describir para qué te gustaría usar el detector para que tenga una mejor idea?
@JaDi - ¿Qué quieres hacer exactamente? ¿El detector tiene que ser un "detector de dispersión", que no tengo idea de qué es, pero a partir de su pregunta, supongo que está relacionado con una cámara de deriva en construcción? ¿Qué tal una cámara de niebla? Si solo quieres ver huellas de muones, aparentemente funcionan bien. ( exploratorium.edu/exhibits/cloud-chamber ).
Vale la pena señalar que cada una de las cosas mencionadas en el segundo párrafo (electrónica de lectura, software de análisis y caracterización y calibración) es generalmente un problema tan grande como la construcción física.
@dmckee Definitivamente estoy de acuerdo. Una gran parte de mi trabajo de investigación como estudiante universitario fue calibrar nuestro nuevo 4 π ¡Detector NaI y no era broma!
@SamuelWeir De hecho, me refería al mapeo de vectores de muones, ya que es deseable mapear vectores entrantes y salientes, con un objeto de alta densidad en medio, para determinar la dispersión.
@JaDi Parece que está tratando de evaluar las capacidades de protección del "objeto de alta densidad", en cuyo caso solo necesita medir el flujo de muones por separado en cada lado del objeto. Sumergir el objeto en una cámara de niebla como sugiere Samuel podría darte una idea más cualitativa de lo que está pasando.
@J.Murray Me inclinaba más hacia la tomografía muónica rudimentaria. La dispersión sería una buena manera de detectar pasivamente objetos de alta densidad. Leeré en las cámaras de niebla y espero que esto permanezca abierto mientras tanto. Estoy familiarizado con las cámaras de placas resistivas, pero su costo parece prohibitivo para un estudiante universitario, a menos que las personas aquí puedan proporcionar un método rentable para la construcción...
@JaDi Lo que quiere es un detector que sea sensible tanto a la posición como a la dirección. El detector en el papel vinculado solo es sensible a la posición al nivel de "bueno, golpeó el centelleador" y no tiene una sensibilidad de dirección significativa. La respuesta ingenua es usar muchos detectores pequeños y simples colocados en una geometría conocida, pero eso eleva el precio. Una solución común en los últimos 15 a 20 años ha sido la fibra centelleante y un SiPM múltiple en un módulo de chip (la última vez que miré, las configuraciones 4x4, 8x4, 8x8 eran las más comunes. Para la sensibilidad de posición 2D, usa planos cruzados.
Pero el precio va a ser un problema. Peor aún, el papel vinculado solo se redujo a US $ 100 por detector comprando sus SiPM a granel (y probablemente también produciendo PCB en cantidades no triviales).
Algunos parecen usar arreglos xy alternos de tubos de deriva, pero nuevamente, esto también parece prohibitivo en términos de costos.
@dmckee ¿Tiene algún libro blanco sobre el uso de fibra centelleante (suponiendo que se refiera al cable en un tubo de deriva) y SiPM? Encontré SiPM de configuración 4x4 asequible, pero me gustaría obtener más información sobre su implementación en este contexto.
@JaDi La fibra centelleante es una fibra óptica (generalmente de polímero) dopada con agentes centelleantes. Sirve como detector y guía de luz. La última vez que miré cualquiera (¡hace diez años!) los diámetros eran típicamente habituales 1 – 3 metro metro . Lo que conduce a una buena resolución, pero se necesitan muchas fibras para instrumentar cualquier área significativa. Se utilizan como cualquier otro hodoscopio, solo que son flexibles y compactos.
¿Es realista para estudiantes universitarios inteligentes construir un detector de dispersión de muones de bajo costo?
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