Introduzione:

AMD5 è un rivelatore di raggi cosmici che utilizza "sensori" di tipo Geiger-Müller, il suo funzionamento è basato sul metodo delle coincidenze ideato da Bothe e Rossi negli anni trenta. Questo rivelatore è nato in seguito all'interesse - per la didattica sulla fisica delle astroparticelle - dimostrata da parte di scuole, studenti e insegnanti.

AMD5 ha le sembianze di un computer in quanto è assemblato all'interno di normali case per pc, esso è stato ideato per fare esperimenti di lunga durata e rilevamenti giornalieri periodici, 24 ore su 24. Il rivelatore infatti è stato concepito anche per essere impiegato nel progetto ADA, una rete di rivelatori di raggi cosmici distribuita su tutta la penisola.

Anche se questo rivelatore può funzionare senza computer, per il conteggio e l'analisi del flusso di particelle cosmiche è necessaria la connessione a pc o tablet (Windows, da XP in poi) tramite porta USB ed eventualmente una porta di rete per il collegamento con il progetto ADA.
Per la raccolta dei dati dei rivelatori della famiglia AMDx è stato sviluppato un apposito software: AstroRad che serve anche per generare tabelle, grafici e tanto altro.

 

Rivelatore di raggi cosmici AMD5 (standard - v2016 in poi) caratteristiche principali:

• Rivelazione a GMT con circuito di coincidenza
• Due finestre di coincidenza selezionabili/disattivabili
• Misure di flusso dei raggi cosmici
• Misure di radioattività
• Collegamento via USB con software dedicato per ambienti Windows®
• Collegamento audio per attività didattiche e utilizzo senza pc
• Bluetooth® (opzionale)
• Invio dati in rete internet e adesione al progetto ADA sui raggi cosmici.

 

 

 

Collaudo di uno dei primissimi AMD5 (2012, tuttora in funzione).

 

Principio di funzionamento:

Il funzionamento è basato su due GMT (Geiger-Müller Tubes) SBM20 di produzione sovietica che lavorano con il metodo delle coincidenze. Questo metodo permettere di escludere buona parte della radiazione naturale e rivelare solamente i muoni cosmici.

Il posizionamento dei due tubi Geiger nello strumento ne stabilisce anche la geometria “ottica”; essendo distanziati di circa 6 centimetri, la finestra di cielo visibile è di circa 18° (0.52 sr).

Prelevato il segnale generato dai tubi Geiger, questo viene inviato al circuito elettronico di coincidenza, una porta "and", poi un buffer di uscita permette il collegamento con la porta USB, con l'uscita audio e con un'altra uscita opzionale per eventuali altre applicazioni (microprocessori, arduino, bluetooth...).
Il rivelatore è provvisto di 3 luci LED, due utilizzati per monitorare il corretto andamento dei tubi Geiger ed il terzo per il controllo del circuito di coincidenza; utilizzando l'uscita audio collegata ad un amplificatore il rivelatore può essere usato anche stand-alone (senza computer) per semplici dimostrazioni o mostre.

Una volta collegato al computer, previa installazione dei driver, il funzionamento viene gestito dal programma AstroRad, i dati vengono 'stampati' a video su di un grafico e contemporaneamente registrati in una tabella.
In questo modo è anche possibile esportare i dati al termine delle misure e analizzarli con Excel, o software di analisi come Maxima MatLab, SciLAb e tanti altri.

 

Funzionamento:

Accendendo lo strumento, entro qualche istante iniziano a comparire i segnali dei raggi cosmici visualizzati dall'accensione dei led. Prima di collegarlo al computer è necessario installare i driver per la porta usb.

Per caricare il software AstroRad basta copiarlo in una cartella ed eseguirlo, non necessita installazione, funziona solo su sistemi windows, è tuttavia possibile utilizzare altri software in commercio per l'utilizzo con Linux e Mac., in tal caso è necessario scaricare il driver USB dal sito della SiliconLab: http://www.silabs.com/products/interface/usbtouart/Pages/usb-to-uart-bridge.aspx.

 

AMD5 standard:

 

Rivelatore AMD5 presso il Liceo Torelli di Fano:

Altre immagini:

 

Cosa si può fare con l'AMD5:

Il sito astroparticelle è colmo di esperimenti ottenuti con i rivelatori della serie AMD. Con questo strumento è possibile fare molti interessanti lavori. Le attività vanno dalla più semplice come il conteggio del flusso dei raggi cosmici con la tracciatura dei grafici, alle più impegnative e non mancano attività di svago come la generazione di musica o di testi al passaggio dei raggi cosmici.

Una ricerca interessante può essere quella del confronto tra il flusso dei muoni rilevati e il flusso del vento solare, per evidenziare come l’attività del nostro sole influenza i raggi cosmici a terra. I dati del vento solare sono qui disponibili in tempo reale ricavati dalla sonda SOHO (http://sohowww.nascom.nasa.gov/), ma non è l’unica risorsa, si possono fare confronti con ACE una sonda che rileva vento solare ed altre particelle (http://www.srl.caltech.edu/ACE/ASC/index.html), oppure con altri flussi di neutroni o muoni raccolti dal portale NOAA (http://www.swpc.noaa.gov/).

Un’altra applicazione può essere quella della verifica della provenienza o effetto est-ovest, che consiste nell’orientare il rivelatore (i GMT) in direzione sud-nord ed inclinarlo progressivamente verso est e poi verso ovest, per dimostrare e comprendere l’effetto geomagnetico. Un esperimento che ha probabilità di successo più a basse latitudini, ma utilizzando molti dati e molta statistica è possibile evidenziarlo anche alle latitudini più alte.

Un'esperienza analoga alla precedente è quello della dipendenza dei raggi cosmici dall'angolo di zenit dovuto al fatto che muoni molto inclinati attraversando più materia perdono più energia. In collaborazione con DESY ogni anno è possibile partecipare alla giornata cosmica internazionale (ICD).

L’assorbimento dei raggi cosmici nei materiali può essere evidenziato anche sovrapponendo materiali di un certo spessore sopra al rivelatore, ad esempio le note curve di Rossi si ottengono sovrapponendo lastre di metallo di spessore via via maggiore e tracciando i dati dei risultati.

Si possono fare anche misure di radioattività, escludendo il circuito di coincidenza e utilizzando materiali anche con debole emissione radioattiva si possono determinare i livelli di radiazione ionizzante e dose assorbita, così è stato scoperto il radon in alcuni siti.

Infine, (ma non ultimo) collegato in internet, ogni rilevatore diventa un prezioso tassello di una rete di rivelatori: un osservatorio di raggi cosmici distribuito sul territorio nazionale, il progetto A.D.A.

Per tutte le caratteristiche tecniche e le possibilità operative consultare il manuale nella sezione del software AstroRad

 

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Per gli istituti scolastici e associazioni, su richiesta è possibile fornire il rivelatore di muoni AMD5 pronto per l'uso.

ATTENZIONE L'attuale situazione in Ucraina rende difficile recuperare i sensori, perciò al momento non è più garantita la fornitura di nuovi rivelatori.

Da gennaio 2016 la produzione e la vendita dei rivelatori è affidata alla ditta K-computers a cui bisogna rivolgersi per effettuare gli ordini.

Poichè il rivelatore viene preparato su ordinazione è necessario ordinare per tempo perchè alcuni componenti come ad esempio la scheda elettronica (anche se il master è già pronto) o i tubi Geiger potrebbero non essere immediatamente disponibili. Per i tempi di preparazione del rivelatore bisogna calcolare non meno di 4 settimane.

Per scuole ed insegnanti delle scuole primarie e secondarie della nostra zona (zona insubre, province di Como Varese e Canton Ticino) è anche possibile valutare il nostro progetto divulgativo.

 

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Rivelatori disponibili

ATTENZIONE L'attuale situazione in Ucraina rende difficile recuperare i sensori, perciò al momento non è più garantita la fornitura di nuovi rivelatori.

• n°1 AMD5 in versione standard (NON DISPONIBILE)
• n°1 AMD5 in versione open (disponibile)

Visitate periodicamente questa pagina per conoscere le caratteristiche che saranno aggiornate progressivamente.

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