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2025-02-24 15:00:00
1960年代半ば、ノーベル賞を受賞した物理学者のルイス・アルバレスは、ワイルドなアイデアを持っていました。彼は、宇宙線が地球の大気を打つときに作成された非常に浸透した亜原子粒子を使用して、ギザのピラミッドの1つ内で隠されたチャンバーを探すことを提案しました。
これらのムーン粒子は、光の速度に近づく電子のヘビー級のいとこです。彼らは、ピラミッドの構築に使用される石灰岩と花崗岩のブロックを含む、多くの固体岩を貫通することができます。しかし、いくつかのムーンはこの密な材料に吸収されます。つまり、それらは本質的にピラミッドを「X線」するために使用し、その内部構造を明らかにすることができます。 1968年、アルバレスと彼の同僚は、カフレのピラミッドのふもとにあるチャンバーからムーンの測定を始めました。
彼らは隠された部屋を見つけませんでしたが、彼らはムーン断層撮影と呼ばれるようになったものの実現可能性を確認しました。物理学者はその後、この技術を使用して、トンネルの上の隠されたアクセスシャフトを発見し、火山内のマグマチャンバーを研究し、さらには福島の損傷した原子炉を調査しています。そして、2017年に、ムーンの測定により、ついにギザのピラミッドの1つに隠されたチャンバーが明らかになりました。これは、アルバレスが探索することを選択したピラミッドではありません。
あなたも、100米ドルほどで自分自身を構築できる機器で同様の実験を行うことができます。
いくつかの十分に文書化されたデザインは、低コストのMuon検出器（特にMITのCosmic Watch Project）で利用できますが、私はよりシンプルでわずかに安価なアプローチを追求することにしました。 2つのガイガーカウンターキットを購入しましたが、それぞれ23ドルしかかかりませんでした。 「キット」と呼ばれますが、このボードは、実際には完全に組み立てられて、主要なコンポーネントを引いたものです。それは、電離放射線を検出するためのGeiger-Müller（またはGM）チューブです。また、ドキュメントはありません。
このボードに関する情報の良い情報源を見つけた場合、ドキュメントの欠如は問題ではありませんでした。チューブのアノード電圧を設定する方法の貴重な指示へのポインターを含む。
Muon検出器は、2つのGeiger-Müllerチューブを使用しています [top]、それぞれがセンサーボードに挿入されます [bottom right]。両方のボードは、Arduino Nanoマイクロコントローラーに接続されています [bottom left]。ジェームズ・プロボスト
GMチューブの場合、私は良いものであると理解したもの、ロシア製のSBM-20チューブを購入することにしました。これらの多くは、ウクライナの売り手によってeBayにリストされていますが、米国のサプライヤーからわずか49ドルでそのようなチューブを入手することができました。
「なぜ2つのキットと2つのチューブ？」あなたは尋ねるかもしれません。 GMチューブがMuonsだけに反応しないためです。ほとんどの場合、それらは、空気中のラドンの娘製品など、環境内の放射性物質によって与えられたイオン化粒子によって引き起こされます。
結果が宇宙線ムーンの流動を反映していることを証明することは困難ではありませんでした。
ただし、高エネルギーの宇宙線ムオンを他の粒子と区別するために、低エネルギー粒子は難しくありません。物理学者が偶然の方法と呼ぶものを適用するだけです。2つの近くのチューブが実質的に同時にトリガーされた場合にのみ検出します。つまり、1つの粒子が両方のチューブを通してバレルされています。私のデバイス内の2つのチューブは25ミリメートルのスペーサーで分離されているため、近くの放射性崩壊から来る粒子が両方のチューブを通過するのに十分エネルギッシュになる可能性は低いです。チューブの間に釣りシンカーリードの層を配置することで、私はさらに可能性をさらに減らしました。
GMカウンターの積み重ねられたペアを偶然の検出器に変えるために、各ボードの出力（奇妙なラベル付きVIN）を接続しました。これは通常、電圧供給入力のピンを意味します！）。あるボードが他のボードの1ミリ秒以内にカウントを登録するとき。当然のことながら、これは、検出器がGMチューブの平面とほぼ整列した軌跡を持つMuonsのみを認識し、Muonsが両方のチューブを通過するようにすることを意味します。
ガイガーミュラーチューブは、電離放射によって活性化されますが、宇宙線ムーンとは異なります [red particles]、ほとんどの地上の情報源 [green particles] 検出器の2つのチューブを通過するほど強力ではありません。ほぼ同時に発生するアクティベーションのみを登録することにより、Muonフラックスを検出器の垂直から角度の関数としてプロットできます。ジェームズ・プロボスト
結果が宇宙線ムオンの流れを実際に反映していることを自分自身に証明することは、難しくはありませんでした。私は、検出器が垂直からどれだけ離れているかの関数としてカウント率を測定しました。ご存知のように、空から垂直に来る宇宙線ムーンの流れは、水平に移動するムーンのフラックスよりも大きいです。これらの極端な間、フラックスは、検出器の平面が垂直から水平に回転するため、角度にコサイン二乗依存性を持つ必要があります。
そこで、垂直とは異なる角度でデバイスを指向してイベントをカウントし、測定ごとに少なくとも12時間を確保しました。結果は、予想されるコサイン二乗変動とかなり一致していました。たとえば、完全に水平な場合、検出器は垂直時に得られた値の10％未満の値を登録しましたが、ゼロではありませんでした。
ゼロ以外のムーンは、水平がそれほど驚くべきことではない場合でもカウントされます。 2つの1 cm直径チューブ間の2.5センチメートル分離のみで、私の検出器の角度分解能はかなり広い（±22度）。したがって、ユニットを水平方向のフラックスを感知するように設定したとしても、地平線の22度上からムオンが入ってくることを確実に検出していました。
ワーキングミューオン検出器を手にして、私は、米国で最初の商業金鉱山であるノースカロライナ州ミッドランドにあるリードゴールドマインを訪れることにより、地球を調査するために出発しました。私は鉱山で約2時間半を費やし、5つの30分間の測定を行いました。鉱山の主要な水平トンネルの上にますます厚い岩の層を簡単に検出しました。私の検出器は、トンネルの近くで測定したよりも多くのムオンが私に届くように岩がないため、1つの場所で垂直シャフトの存在を感じることさえできました。
これらの測定値は、合理的な統計精度を提供するのに十分なカウントを蓄積する必要があるため、長い時間がかかります。だからあなたは忍耐が必要です。しかし、それは宇宙の力を活用するための悪い方法ではなく、深い地下でさえも！
#この100ドルのMuon検出器を使用すると宇宙を活用できます