Счетчик водного эквивалента

В физике метр водного эквивалента (часто mwe или mwe ) является стандартной мерой ослабления космических лучей в подземных лабораториях . Лаборатория на глубине 1000 м в.э. защищена от космических лучей так же, как лаборатория на глубине 1000 м (3300 футов) под поверхностью водоема. Поскольку лаборатории на одной и той же глубине (в метрах) могут иметь очень разные уровни проникновения космических лучей, mwe обеспечивает удобный и последовательный способ сравнения уровней космических лучей в разных подземных местах. ^[1]

Затухание космических лучей зависит от плотности материала покрывающих пород , поэтому mwe определяется как произведение глубины и плотности (также известное как глубина взаимодействия). Потому что плотность воды 1 г/см. ³, 1 м (100 см) воды дает глубину взаимодействия 1 гектограмм на квадратный сантиметр (100 г/см ²). В некоторых публикациях используется рт.ст./см. ² вместо mwe, хотя эти две единицы эквивалентны. ^[2]

Например, пилотная установка по изоляции отходов , расположенная на глубине 660 м (2170 футов) в соляной формации, обеспечивает защиту 1585 МВт. Шахта Судан на глубине 713 м (2339 футов) глубже всего на 8%, но поскольку она находится в более плотной, богатой железом породе, ее защита достигает 2100 мвт, что на 32% больше.

Еще одним фактором, который необходимо учитывать, является форма вскрышных пород. Хотя некоторые лаборатории расположены под плоской поверхностью земли, многие расположены в туннелях в горах. Таким образом, расстояние до поверхности в направлениях, отличных от прямого, меньше, чем при условии, что поверхность плоская. Это может увеличить поток мюонов 4-2 раза в . ^[3]

Обычное преобразование между mwe и полным потоком мюонов дано Мэй и Химе: ^[4]

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

где $h_{0}$ глубина в mwe и $I_{\mu }$ полный поток мюонов на см ²⋅с. (Первый член доминирует для глубин до 1681,5 м в.э., ниже – второй член. Таким образом, для больших глубин упомянутый выше коэффициент 4 соответствует разнице 698 ln 4 ≈ 968 м в.э.)

Стандартный рок

Помимо mwe, глубина подземной лаборатории также может измеряться в метрах стандартной породы. Стандартный камень 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 стандартной породы часто ближе к фактической глубине под землей лаборатории.

Существующие подземные лаборатории

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

Ссылки

^ «Глубокая наука» . Национальный научный фонд . Архивировано из оригинала 23 февраля 2015 г. Проверено 03 октября 2014 г.
^ Гридер, Питер К.Ф. (2001). Космические лучи на Земле: Справочное руководство и справочник исследователя . Профессиональное издательство Персидского залива. п. 482. ИСБН 978-0-444-50710-5 . Получено 1 октября 2023 г. - через book.google.com.
^ Го, Цзыи; и др. (Сотрудничество JNE) (2021). «Измерение потока мюонов в подземной лаборатории Цзиньпин в Китае». Китайская физика C . 45 (2): 025001. arXiv : 2007.15925 . doi : 10.1088/1674-1137/abccae . S2CID 244399721 . Исследование потоков мюонов в различных лабораториях, расположенных под горами и под шахтами, показало, что первый обычно в (4-2) раза больше второго при одинаковой вертикальной перегрузке.
^ Jump up to: ^а ^б Мэй, Д.-М.; Химэ, А. (6 марта 2006 г.). «Фоновые исследования, вызванные мюонами, для подземных лабораторий». Физический обзор D . 73 (5): 053004. arXiv : astro-ph/0512125 . Бибкод : 2006PhRvD..73e3004M . дои : 10.1103/PhysRevD.73.053004 . S2CID 119446070 .
^ КА Оливка; и др. (Группа данных о частицах) (2014). «Обзор физики элементарных частиц» . Китайская физика C . 38 (9): 1–708. arXiv : 1412.1408 . Бибкод : 2014ChPhC..38i0001O . дои : 10.1088/1674-1137/38/9/090001 . ПМИД 10020536 .
^ У, Ю-Чэн; Хао, Юэ, Цянь; Чэн, Цзянь-Пин; Чэнь, Юнь-Хуа; Ли, Ю-Лань; Ма, Хао; Жэнь, Цзинь-Бин; Ван, Цзи-Мин; Сюэ, Тао; Сюн-Хуэй; Чжу, Чжун-Хуа (август 2013 г.). «Измерение потока космических лучей в подземной лаборатории Китая ЦзиньПин». физика C. ( 8 ): arXiv : 1305.0899 . 086001. Китайская 37 ..37h6001W 1674-1137 doi : 37/8/ . 10.1088 / / 086001

[1] «Глубокая наука» . Национальный научный фонд . Архивировано из оригинала 23 февраля 2015 г. Проверено 03 октября 2014 г.

[Grieder2001-2] Гридер, Питер К.Ф. (2001). Космические лучи на Земле: Справочное руководство и справочник исследователя . Профессиональное издательство Персидского залива. п. 482. ИСБН 978-0-444-50710-5 . Получено 1 октября 2023 г. - через book.google.com.

[3] Го, Цзыи; и др. (Сотрудничество JNE) (2021). «Измерение потока мюонов в подземной лаборатории Цзиньпин в Китае». Китайская физика C . 45 (2): 025001. arXiv : 2007.15925 . doi : 10.1088/1674-1137/abccae . S2CID 244399721 . Исследование потоков мюонов в различных лабораториях, расположенных под горами и под шахтами, показало, что первый обычно в (4-2) раза больше второго при одинаковой вертикальной перегрузке.

[Mei06-4] Jump up to: ^а ^б Мэй, Д.-М.; Химэ, А. (6 марта 2006 г.). «Фоновые исследования, вызванные мюонами, для подземных лабораторий». Физический обзор D . 73 (5): 053004. arXiv : astro-ph/0512125 . Бибкод : 2006PhRvD..73e3004M . дои : 10.1103/PhysRevD.73.053004 . S2CID 119446070 .

[PDG_28-5] КА Оливка; и др. (Группа данных о частицах) (2014). «Обзор физики элементарных частиц» . Китайская физика C . 38 (9): 1–708. arXiv : 1412.1408 . Бибкод : 2014ChPhC..38i0001O . дои : 10.1088/1674-1137/38/9/090001 . ПМИД 10020536 .

[6] У, Ю-Чэн; Хао, Юэ, Цянь; Чэн, Цзянь-Пин; Чэнь, Юнь-Хуа; Ли, Ю-Лань; Ма, Хао; Жэнь, Цзинь-Бин; Ван, Цзи-Мин; Сюэ, Тао; Сюн-Хуэй; Чжу, Чжун-Хуа (август 2013 г.). «Измерение потока космических лучей в подземной лаборатории Китая ЦзиньПин». физика C. ( 8 ): arXiv : 1305.0899 . 086001. Китайская 37 ..37h6001W 1674-1137 doi : 37/8/ . 10.1088 / / 086001

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]