ADA Project

home
@-mail
print
Login
Astroparticelle - NewsAPi News
logo

Calcolo di Pi greco con AstroRad 6

Metodo di Monte Carlo

AstroRad è il software utilizzato per il conteggio dei raggi cosmici nei rivelatori AMD5 collegati in rete al progetto ADA. In questa ultima versione sono stati corrette alcune imperfezioni e ripristinato un pannello già presente in una delle precedenti versioni (401se) che genera parole, lettere e quindi frasi casuali al passaggio dei raggi cosmici. Avendo sempre come punto focale la didattica, nella sesta versione del programma è stata aggiunta anche una scheda con la quale il progressivo passaggio dei raggi cosmici attiva il calcolo di pi greco col metodo di Monte Carlo.

cosmic rays words
Schermata del pannello "WORDS FROM SPACE"


Monte Carlo

Il metodo di Monte Carlo può essere presentato agli studenti durante l'ultimo anno della secondaria di secondo grado, in quanto è la base di molti software di modellazione matematica che permettono di trovare soluzioni a complessi problemi reali, attraverso metodi stocastici; un classico esempio è il calcolo di pi-greco.

Tipicamente la dimostrazione consiste nel disegnare un cerchio (di raggio = 1) centrato nell'origine e inscritto in un quadrato di lato doppio del raggio. In AstroRad il cerchio ha raggio R = 1, ma è centrato sulle coordinate x=1 e y=1 il quadrato ha lato L = 2.

cosmic rays pi monte carlo
Cerchio di raggio = 1 centrato in 1,1 e quadrato di lato = 2


In questo consueto esempio lanciando delle palline a caso, queste potranno cadere nell'area quadrata, all'interno, oppure all'esterno del cerchio. La probabilità che una pallina possa cadere nel cerchio è data da: (casi favorevoli)/(casi possibili) ovvero: (area del cerchio)/(area del quadrato). Poichè il cerchio ha raggio unitario, la probabilità sarà pari a π/4.

La probabilità per un numero "n" di palline lanciate, di cadere nel cerchio sarà Pn ≃ π*n/4, se il numero totale di palline lanciate "n" è molto grande, e se chiamiamo "m" proprio quelle cadute nel cerchio: m ≃ π*n/4, ne segue che π ≃ (m/n)*4. Questo è tanto più vero quanto più il numero di palline lanciate "n" tende all'infinito.

Pi in AstroRad

AstroRad normalmente registra il conteggio dei raggi cosmici, inoltre ogni volta che arriva una particella elementare vengono attivate diverse funzioni. Nella scheda per il calcolo di pi greco, la particella genera le coordinate x e y casuali (entro i valori 0-2, sia per x, sia per y) come una pallina lanciata, le coordinate cadranno sicuramente all'interno del quadrato, ma potranno cadere casualmente dentro, oppure fuori dal cerchio.

Per sapere se le coordinate della pallina (o meglio chiamiamola particella) cadono all'interno del cerchio si considera l'equazione del cerchio: R^2 = (x-h)^2+(y-k)^2 (dove h e k sono le coordinate del centro). Siccome R=1, se Sqr[(x-h)^2+(y-k)^2] ≤ 1 la "particella" sarà caduta all'interno del cerchio e in questo caso verrà incrementato il valore di m, altrimenti verrà incrementato il valore di n-m (l'area esterna al cerchio che comunque non viene considerata ai fini del calcolo).

AstroRad utilizza un codice che al passaggio di una particella attiva un loop di un secondo, in questo lasso di tempo:

-Genera coordinate random per x
-Genera coordinate random per y
-Controlla se le coordinate sono all'interno del cerchio
-Conta "n" "lanci" e "m" "eventi" e applica la funzione di probabilità.

Il loop è sufficientemente lungo per far apprezzare visivamente ciò che avviene all'arrivo di ogni raggio cosmico.

cosmic rays astrorad and pi monte carlo
La scheda per il calcolo di Pi greco in AstroRad.


Il metodo di Monte Carlo applicato con AstroRad funziona meravigliosamente bene e in genere il valore 3,1415...si raggiunge nel giro di qualche migliaio di particelle contate, con il rivelatore di muoni AMD5 sono necessari un paio di giorni di conteggio.


Questo sito non è stato istituito a scopo di lucro, le minime pubblicità che appaiono sono poste nel tentativo di autofinanziare e mantenere attivo il dominio astroparticelle.it, se in qualche modo i contenuti vi sembrano utili e se volete aiutarci a mantenerlo attivo potete donare un piccolo contributo, anche un solo euro può essere utile.


To the top

Astroparticelle - schegge per lo sviluppo della conoscenza...


⚛ In primo piano

A podcast on cosmic rays (by NotebookLM 23.10.2024

Il primo podcast su astroparticelle.it per arricchire un argomento sempre attuale. NotebookLM è l'ennesimo tool di intelligenza artificiale per ricerca scientifica, ma la sua funzione sconvolgente è che crea in pochi istanti podcast realistici basati su articoli caricati nel proprio account, per ora l'audio è solamente in lingua inglese. Non è ancora perfetto, ma rappresenta uno strumento che potrà arricchire siti web di tutte le risme e potrà essere utilizzato anche come complemento per la didattica...

cosmic rays

 


International Cosmic Day 2024

L'International Cosmic (ray) Day (ICD) è un evento introdotto il 26 settembre 2012 dal DeutschesElektronen-Synchrotron (DESY) in collaborazione con NetzwerkTeilchenwelt in Germania e il centro di ricerca Fermilab con la sua rete di insegnanti QuarkNet negli Stati Uniti. La data non è stata scelta a caso, infatti nel 2012 ricorreva il centenario della scoperta dei raggi cosmici. Con la spedizione VHANESSA in mongolfiera - oltre a celebrare il centenario - siamo stati testimoni del primo Cosmic Rays Day. Da allora, ogni anno l'evento si ripete periodicamente verso i mesi invernali.

 ICD 2024 si terrà il 26 Novembre




Muon Monitor in real time



News dal Mondo


Nuove viste del Sole 22.11.2024

 Tuffatevi nelle quattro nuove immagini del Sole di Solar Orbiter, assemblate da osservazioni ad alta risoluzione degli strumenti PHI ed EUI della sonda spaziale effettuate il 22 marzo 2023. Le immagini PHI sono le viste complete ad altissima risoluzione della superficie visibile del Sole fino ad oggi, comprese le mappe del disordinato campo magnetico  del Sole e del movimento di plasma sulla superficie. Queste possono essere confrontate con la nuova immagine EUI, che rivela l'atmosfera esterna luminosa del Sole, o corona...

cosmic rays

Fonte: ESA



☄ Il libro: Costruire un rivelatore di muoni a GMT

Il telescopio per i raggi cosmici

21.05.2021 - una guida per chi vuole cimentarsi nella costruzione di un rivelatore di particelle elementari e toccare con mano la fisica dei raggi cosmici e l’astronomia, due campi distinti e unificati dalla fisica delle astroparticelle...

Libro


Area riservata

Accedi | Registrati

x

Iscriviti

Per ricevere aggiornamenti periodici inviaci la tua email.

oppure registrati

Questo modulo serve solo come iscrizione alle newsletter, per accedere all'area riservata è necessario registrarsi.

INFN

CERN LHCF

supernova alert

EOS

supernova alert