استكشف الكون بـ 100 دولار!

هل تخيلت يوماً أنك تستطيع استكشاف أسرار الكون بـ 100 دولار؟ 🚀 بفضل الميونات، هذه الجسيمات الصغيرة عالية الاختراق، أصبح هذا الحلم أقرب من أي وقت مضى! في هذا المقال، سنتعرف على كيفية بناء مُكتشف ميونات منخفض التكلفة، وكيف يمكنك استخدامه لاكتشاف أسرار الأرض والفضاء.

التصوير الميوني: نافذة على العالم المخفي

في ستينيات القرن الماضي، اقترح الفيزيائي لويس ألفاريز استخدام الميونات للبحث عن غرف مخفية داخل أهرامات الجيزة. هذه الجسيمات، أقارب ثقيلة للإلكترونات، قادرة على اختراق الصخور الصلبة، مما يُمَكّننا من “تصوير بالأشعة السينية” للهياكل الداخلية.

رغم عدم العثور على غرف سرية في البداية، إلا أن هذه التقنية، المعروفة بالتصوير الميوني، أثبتت جدواها في مجالات عديدة: من اكتشاف مناجم دخول مخفية فوق الأنفاق، إلى دراسة غرف الصهارة في البراكين، وحتى فحص المفاعلات المتضررة في فوكوشيما!

بناء مُكتشف الميونات الخاص بك!

باستخدام معدات يمكنك بناؤها بنفسك مقابل مائة دولار تقريبًا، يمكنك أن تجربة التصوير الميوني بنفسك! 🔥 توجد تصاميم مُوثقة جيدًا لكاشفات الميونات منخفضة التكلفة، وخاصةً مشروع ساعة الكون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

ولكي يكون الأمر أبسط وأرخص قليلاً، تمّ شراء مجموعتين من مجموعات عدّاد جايغر (معدّات جايغر-ميويلر) مقابل 23 دولار لكلّ مجموعة. على الرغم من تسميتها “مجموعة”، فإنّ هذه اللوحة في الواقع مُركّبة بالكامل باستثناء أنبوب جايغر-مولر. لكنّها لا تأتي مع أي وثائق! 😔 لكن لا تقلق، تمّ العثور على مصادر جيدة للمعلومات حول كيفية ضبط جهد الأنبوب.

يستخدم كاشف الميون أنبوبين من نوع غايزر-ميولر، كل منهما مُدخل في لوحة استشعار. تُوصَل كلا اللوحتين بمعالج ميكروكونترولر Arduino Nano.

تمّ شراء أنابيب SBM-20 الصنع الروسية من مورد في الولايات المتحدة الأمريكية مقابل 49 دولارًا. لماذا أنبوبين؟ لأن أنابيب جايغر-مولر لا تتفاعل مع الميونات فقط، بل تتأثر أيضاً بالجسيمات المؤينة من المواد المشعة في البيئة.

لتحويل زوج العدّادات إلى جهاز كشف تصادف، ربطت مخرج كل لوحة بمعالج Arduino Nano مُبرمج لتسجيل ضربة فقط عندما تسجّل إحدى اللوحات عدًا خلال جزء من الألف من الثانية من العدّ الآخر. هذا يضمن التعرف على الميونات ذات المسارات المُتماشية.

تنشط أنابيب جايغر-مولر بواسطة الإشعاع المؤين، لكن الميونات هي الوحيدة القادرة على اجتياز الأنبوبين. من خلال تسجيل فقط التنشيطات التي تحدث تقريبًا في وقت واحد، يمكننا رسم تدفق الميونات.

استكشف الأرض بِـ مُكتشف الميونات الخاص بك!

بناءً على النتائج المتسقة، نجحت تجربة الكشف عن تدفق الميونات اعتمادًا على زاوية الكاشف. من خلال توجيه جهاز الكشف بزوايا مختلفة، يمكن قياس معدل العدّ كمُتغيّرٍ لزاوية الجهاز من العموديّ إلى الأفقيّ. النتائج متسقة جدًّا مع النموذج المُتوقع!

تجربة ميدانية مثيرة في منجم ريد جولد في كارولينا الشمالية، أظهرت قدرة الجهاز على اكتشاف الطبقات الصخرية فوق نفق المنجم. وحتى استشعر جهاز الكشف وجود عمود رأسي في نقطة واحدة، حيث إنّ غياب الصخور سمح بوصول المزيد من الميونات.

هذه تجربة رائعة تستغرق وقتًا طويلًا، لكنّها تمنحك فرصة استكشاف قوة الكون في أعماق الأرض! 🤩

المصدر: الموقع الأصلي