Taşınabilir Kozmik Müon Dedektörü ve İlk Gözlem Sonuçları

Abstract

Kozmik ışınlar, oldukça geniş bir enerji aralığına sahip temel yüklü parçacıklardan ve çekirdeklerden oluşur. Bazıları Güneş’ten kaynaklanırken, diğerleri yıldızlararası uzayda süpernova patlamaları ve diğer çok yüksek enerjili olaylar sonucunda bize ulaşır. Bu parçacıklar Dünya’nın üst atmosferiyle etkileşime geçerek ikincil parçacıklara bozunurlar. Burada odaklandığımız ikincil parçacık olan Müon, ömrü 2,5 mikrosaniye kadar kısa olmasına rağmen ışık hızına yakın hızlarda hareket etmesi sebebiyle görelilik etkilerine maruz kalır ve yer tabanlı dedektörler tarafından kolaylıkla tespit edilebilirler. Müon akısındaki değişimlerde Güneş’in rolü son derece önemlidir. Kozmik ışın akısı ile güneş aktivitesi arasında bir ilişki olup olmadığına dair birçok çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmalar zaman bağlamında ikiye ayrılabilir; Uzun vadeli değişiklikler olarak Güneş’in 11 yıllık aktivite döngüsü boyunca Kozmik Işın akısının takibi ve kısa vadeli (gün, saat bazında) Kozmik Işın akısının ani düşüşünü gözlemleyerek Güneş aktivitesi ile korelasyonunun takibi (Forbush Azalması) Müon akısının zamanla değişiminin takibi için bu çalışmada sunulan bir kozmik ışın dedektörü kurulup çalıştırılmıştır. Dedektör MIT üniversitesinden S.Axani ve arkadaşları tarafından kurulan CosmicWatch Taşınabilir Kozmik Müon Dedektörü esas alınarak kurulmuştur (Axani et al. 2018). Cosmic Watch dedektörü, Müon dedektasyonu alanına minyatürize edilmiş bir giriş niteliği taşımaktadır. Yapımının kolay ve anlaşılır olması, arka planındaki fiziğin anlaşılır olması esas alınması açısından önemli bir faktördür. Bu çalışmada kurduğumuz dedektörün temel düzeneği ve alınan ilk 41 saatlik veri paylaşılacaktır.

Keywords

• Cosmic Rays
• Muons
• Solar Activity

Desktop Cosmic Muon Detector and First Observation Results

Abstract

Cosmic rays consist of fundamental charged particles and nuclei with a wide energy range. Some originate from the Sun, while others reach us as a result of supernova explosions and other very high-energy events in interstellar space. When these particles come to Earth’s upper atmosphere, they collide and decay into secondary particles. Muons, which are the secondary particles we focus on here, are subject to relativistic effects thanks to their speed close to the speed of light, although their lifetimes are as short as 2.5 microseconds, and they can be easily detected by ground based detectors. The role of the Sun as the closest influence on the muon flux is extremely important. There are many studies on whether there is a correlation between the cosmic ray flux and solar activity. These studies can be divided into two in the context of time; As long-term changes, examining the correlation with the Solar activity by measuring the Cosmic Ray flux during the 11-year activity cycle of the Sun and observing the short-term (day, hour) Cosmic Ray flux’s day-based sudden decrease (Forbush Decrease) with coronal mass ejection events reaching the Earth. The established detector is based on the CosmicWatch Portable Cosmic Muon Detector established by S.Axani from MIT University and his colleagues (Axani et al. 2018). The Cosmic Watch detector is a miniaturized entry into the field of Muon detection. It is an important factor in terms of being easy and understandable to make and the physics of the background being comprehensible. In this study, the basic setup of the detector and the first 41 hours of data will be shared.

Keywords

• Cosmic Rays
• Muons
• Solar Activity

References

1. Angelov I., Malamova E., Stamenov J., 2009, Advances in Space Research, 43, 504
2. Axani S. N., Frankiewicz K., Conrad J. M., 2018, Journal of Instrumentation, 13, P03019
3. Ayuso S., Blanco J. J., García Tejedor J. I., Gómez Herrero R., Vrublevskyy I., García Población Ó., Medina J., 2021, Journal of Space Weather and Space Climate, 11, 13
4. Colalillo R., 2018, in Ultra-High Energy Cosmic Rays (UHECR2016). p. 011024, doi:10.7566/JPSCP.19.011024
5. Forbush S. E., 1946, Physical Review, 70, 771
6. Gaisser T. K., Engel R., Resconi E., 2016, Cosmic Rays and Particle Physics, 2 edn. Cambridge University Press, doi:10.1017/CBO9781139192194
7. Hess V., 1929, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 55, 320
8. Maghrabi A., Almutairi M., Aldosari A., Altilasi M., Alshehri A., 2021, Journal of King Saud University - Science, 33, 101495

9. Papaioannou A., Belov A., Mavromichalaki H., Eroshenko E., Yanke V., Asvestari E., Abunin A., Abunina M., 2013, in Journal of Physics Conference Series. p. 012202, doi:10.1088/1742-6596/409/1/012202
10. Schwabe H., 1844, Astronomische Nachrichten, 21, 233
11. Schwenn R., 2006, Living Reviews in Solar Physics, 3, 2