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文档摘要

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水桶中的宇宙线

高能物理研究所

徐吉磊

2023年8月26日@成都

目录

?水桶中的宇宙线

?实验原理

?现有大型高能物理实验上的探测器

?水桶实验

?数据分析

?延伸实验和思考

?SiPM+水可否看到宇宙线？

?SiPM+液闪？

?SiPM+塑闪？

?总结

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契伦科夫辐射原理

?当带电粒子在透明介质中的传播速度大于光在该介质中的速度时,会发出一种以短

波长为主的电磁辐射，表现为微弱的蓝色可见光,这种光被称为契伦科夫光，这种

辐射被称为契伦科夫辐射(Cherenkovradiation).

?1934年，苏联物理学家帕维尔·阿列克谢耶维奇·契伦科夫发现，因此以他的名字命

名。1958年获得诺贝尔奖。

3

许多高能物理实验使用水契伦科夫探测器

?大亚湾中微子实验?LHAASO

?地中海海底KM3NeT?日本的Super-K

4

问题

?利用水契伦科夫原理，可否自己动手

搭一个简单实验看到宇宙线信号？

5

?设计思路：简单的盛水装置+日常普通自来水+光电倍增管+示波器

?目的：设计一个简化版实验，让中学生动手参与，提高中学生的对物理研

究的兴趣，有参与的快乐感，并同时学到对宇宙线观测的知识和一种观测

方法

示波器

μ子

PMT1PMT2

遮光布

6

实验过程

?实验视频：

/ihepbox/index.php/s/BZEzjBPAY86Fy1z

7

数据分析

有不少研究课题

?宇宙线事例率

?不同海拔高度、纬度、建筑物下宇宙线事例率等

?事例率与水深的关系

?信号大小与水深的关系

?使用不同反射膜的效果

?不同水质对事例率和信号的影响

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例如：信号大小与水深的关系

收集到的光电子数与水深的关系

80

70

60

E

P