Счетчик водного эквивалента

В физике , то эквивалентный счетчик воды (часто м.в.э. или м.в.э. ) является стандартной мерой космических лучей затухания в подземных лабораториях . Лаборатория на глубине 1000 мВт экранирована от космических лучей, что эквивалентно защите лаборатории на глубине 1000 м (3300 футов) от поверхности воды. Поскольку лаборатории на одной и той же глубине (в метрах) могут иметь очень разные уровни проникновения космических лучей, МВЭ обеспечивает удобный и последовательный способ сравнения уровней космических лучей в разных подземных точках. ^[1]

Затухание космических лучей зависит от плотности материала покрывающей породы , поэтому mwe определяется как произведение глубины и плотности (также известной как глубина взаимодействия). Поскольку плотность воды1 г / см ³ , 1 м (100 см) воды дает глубину взаимодействия 1 гектограмм на квадратный сантиметр (100 г / см ² ). В некоторых публикациях вместо mwe используется hg / cm², хотя эти две единицы эквивалентны. ^[2]

Например, пилотная установка по изоляции отходов , расположенная на глубине 660 м (2170 футов) в соляном пласте, обеспечивает защиту 1585 мВт. Рудник Судан на глубине 713 м (2339 футов) глубже всего на 8%, но поскольку он находится в более плотных породах, богатых железом, он обеспечивает защиту 2100 мв.э., что на 32% больше.

Еще один фактор, который необходимо учитывать, - это форма покрывающей породы. Хотя некоторые лаборатории расположены под плоской поверхностью земли, многие из них расположены в туннелях в горах. Таким образом, расстояние до поверхности в направлениях, отличных от вертикального, меньше, чем можно было бы предположить, если бы поверхность была плоской. Это может увеличить поток мюонов в несколько раз.4 ± 2 . ^[3]

Обычное преобразование между mwe и полным потоком мюонов дано Mei и Hime: ^[4]

I_{\mu }(h_{0})=67.97\times 10^{-6}e^{-h_{0} \over 285}+2.071\times 10^{-6}e^{-h_{0} \over 698}

Где - глубина в мв.э., а - полный поток мюонов на см ² мкс. (Первый член преобладает для глубин до 1681,5 мв.э., ниже - второй член. Таким образом, для больших глубин коэффициент 4, указанный выше, соответствует разнице в 698 ln 4 ≈ 968 мв.э.) $h_{0}$ $I_{\mu }$

Стандартный рок [ править ]

В дополнение к mwe глубина подземной лаборатории также может быть измерена в метрах стандартной породы. Стандартная порода имеет массовое число A = 22, атомный номер Z = 11 и плотность 2,65 г / см ³ (43,4 г / куб. Дюйм). ^[5] Поскольку большинство лабораторий находятся под землей, а не под водой, глубина в стандартной породе часто ближе к реальной подземной глубине лаборатории.

Существующие подземные лаборатории [ править ]

Подземные лаборатории существуют на глубинах от чуть ниже уровня земли до примерно 6000 мВт в SNOLAB ^[4] и 6700 мВт в подземной лаборатории Цзиньпин в Китае. ^[6]

Ссылки [ править ]

^ «Глубокая наука» . Национальный научный фонд . Архивировано из оригинала на 2015-02-23 . Проверено 3 октября 2014 .
^ Grieder, Питер К. Ф. (2001). Космические лучи на Земле: Справочное руководство и справочник исследователя . Издательство Gulf Professional Publishing. п. 482. ISBN. 978-0-444-50710-5.
^ Го, Цзыи; и другие. (Сотрудничество JNE) (14 октября 2020 г.). «Измерение потока мюонов в китайской подземной лаборатории Цзиньпин». arXiv : 2007.15925 [ Physics.ins -det ]. Исследование потоков мюонов в различных лабораториях, расположенных под горами и под шахтами, показало, что первые обычно в (4 ± 2) раза больше, чем вторые при той же вертикальной перегрузке.
^ ^a ^b Mei, D.-M .; Химэ, А. (6 марта 2006 г.). «Исследование мюонного фона для подземных лабораторий». Physical Review D . 73 (5): 053004. arXiv : astro-ph / 0512125 . Bibcode : 2006PhRvD..73e3004M . DOI : 10.1103 / PhysRevD.73.053004 . S2CID 119446070 .
^ KA Olive; и другие. (Группа данных по частицам) (2014). «Обзор физики элементарных частиц» . Китайская физика C . 38 (9): 1–708. arXiv : 1412.1408 . Bibcode : 2014ChPhC..38i0001O . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 38/9/090001 . PMID 10020536 .
^ Ву, Юй-Чэн; Хао, Си-Цин; Юэ, Цянь; Ли, Юань-Цзин; Ченг, Цзянь-Пин; Кан, Ке-Джун; Чен, Юнь-Хуа; Ли, Джин; Ли, Цзянь-Минь; Ли, Ю-Лань; Лю, Шу-Куй; Ма, Хао; Рен, Цзинь-Бао; Шен, Ман-Бин; Ван, Джи-Мин; Ву, Ши-Юн; Сюэ, Дао; Йи, Нан; Цзэн, Сюн-Хуэй; Цзэн, Чжи; Чжу, Чжун-Хуа (август 2013 г.). «Измерение потока космических лучей в подземной лаборатории Китая Цзиньпин». Китайская физика C . 37 (8): 086001. arXiv : 1305.0899 . Bibcode : 2013ChPhC..37h6001W . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 37/8/086001 .

[1] «Глубокая наука» . Национальный научный фонд . Архивировано из оригинала на 2015-02-23 . Проверено 3 октября 2014 .

[Grieder2001-2] Grieder, Питер К. Ф. (2001). Космические лучи на Земле: Справочное руководство и справочник исследователя . Издательство Gulf Professional Publishing. п. 482. ISBN. 978-0-444-50710-5.

[3] Го, Цзыи; и другие. (Сотрудничество JNE) (14 октября 2020 г.). «Измерение потока мюонов в китайской подземной лаборатории Цзиньпин». arXiv : 2007.15925 [ Physics.ins -det ]. Исследование потоков мюонов в различных лабораториях, расположенных под горами и под шахтами, показало, что первые обычно в (4 ± 2) раза больше, чем вторые при той же вертикальной перегрузке.

[Mei06-4] Mei, D.-M .; Химэ, А. (6 марта 2006 г.). «Исследование мюонного фона для подземных лабораторий». Physical Review D . 73 (5): 053004. arXiv : astro-ph / 0512125 . Bibcode : 2006PhRvD..73e3004M . DOI : 10.1103 / PhysRevD.73.053004 . S2CID 119446070 .

[PDG_28-5] KA Olive; и другие. (Группа данных по частицам) (2014). «Обзор физики элементарных частиц» . Китайская физика C . 38 (9): 1–708. arXiv : 1412.1408 . Bibcode : 2014ChPhC..38i0001O . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 38/9/090001 . PMID 10020536 .

[6] Ву, Юй-Чэн; Хао, Си-Цин; Юэ, Цянь; Ли, Юань-Цзин; Ченг, Цзянь-Пин; Кан, Ке-Джун; Чен, Юнь-Хуа; Ли, Джин; Ли, Цзянь-Минь; Ли, Ю-Лань; Лю, Шу-Куй; Ма, Хао; Рен, Цзинь-Бао; Шен, Ман-Бин; Ван, Джи-Мин; Ву, Ши-Юн; Сюэ, Дао; Йи, Нан; Цзэн, Сюн-Хуэй; Цзэн, Чжи; Чжу, Чжун-Хуа (август 2013 г.). «Измерение потока космических лучей в подземной лаборатории Китая Цзиньпин». Китайская физика C . 37 (8): 086001. arXiv : 1305.0899 . Bibcode : 2013ChPhC..37h6001W . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 37/8/086001 .

[1]