宇宙射线的探测.ppt

臺灣夸克網/網格(QuarkNet-TW/GRID) 網格技術應用在高能物理研究與教學的案例 史其生a,c,林昱廷a,c,張宇靖b,翁維瓏c,嚴漢偉c, 蕭先雄a ,鄧炳坤c ,林誠謙c a 東吳大學 , b 台中一中, c中央研究院 摘要 中央研究院物理所中高能組及網格中心與東吳大學物理系合作進行架設臺灣夸克網的e-實驗室(e-Lab)網站, 基本的架構是費米實驗室夸克網的e-Lab, 藉由這個網際網路的平台, 國內的大學教授與高中老師結合在一起, 共同建立一個中文化的高能物理的教育網站,可以針對高中生、大學生, 甚至研究生實施教學的活動。 以下, 我們先介紹臺灣夸克網及討論的課題—宇宙射線, 然後展示費米實驗室夸克網e-實驗室的功能,接著說明與網格技術結合的內容及目前我們的進度, 希望能夠讓大家了解臺灣夸克網會提供一個什麼樣的教學與研究的環境。. 宇宙射線的探測 1912年,Victor Hess乘坐氣球至數公里的高空, 證實了宇宙射線的存在,之後, 宇宙射線就一直是科學研究裡的一個很重要的課題。 我們的大氣層的上層部分,充滿了從遙遠星球過來的這些粒子, 大部分的能量較低, 但已能穿過大氣到達地表。 最讓我們驚訝的是, 有些宇宙射線的能量, 竟然多出六倍已上現在理論容許的範圍,目前,已經探測到兩個這樣的事件, 而科學家也積極地在研究它們的來源。夸克網率先設計了一個遍佈北美州,甚至於全球的教室型宇宙射線探測器的網路,加入夸克網的計畫,學生就可以有一個很好的機會,在這方面的研究做出一些很好的貢獻。 一個宇射線到達地面之前與大氣作用產生的簇射現象 一類分佈在地面的偵測器也悄悄地在許多地方展開，它們將偵測器設在當地的中學，以全球衛星定位系統校正各偵測器時間，再以網際網路傳遞資料。一方面研究極高能量宇宙射線(UHECR)，另一方面也是科學拓展(outreach)，將尖端科學研究帶到中學。雖然這些計劃有很多缺點，無法與主流計畫競爭。但卻有其獨特的教育功能。就像業餘天文學家也曾對天文研究有過一些特殊的貢獻，這些業餘UHECR偵測器或許也能有一些不一樣的貢獻。 探測儀分散在各中學, 以大學為中心的宇宙射線探測網 CHICOS 加州理工學院 NALTA 加拿大與美國? ALTA 愛爾伯大大學 Crop迺伯那司卡-林肯大學 SALTA 科羅那多大學 WALTA華盛頓大學 喬治亞州立大學 CosRayHS匹茲堡大學 密蘇里大學 QuarkNet全美國 HiSPARC荷蘭 QuarkNet-TW臺灣 夸克網: 一個由各國學生參與的合作計畫 需要回答的問題: 宇宙射線的性質如何? 從何處來? 在那裡撞擊到地球? 能量從那裡來? 常常有嗎? 如何觀察? 參與的人員: 高中生、 大學生、 高中的老師及大學的教授。 e-實驗室(e-Lab)的主要功能 夸克網設有e-lab,是一個線上跨平台的使用環境,其基礎包括網格計算、數據處理工具及必威体育精装版的科技。 科學實驗提供數據、分析軟體及背景知識,這些都是可以使用的資源, 在這一切之上,是老師們撰寫的方便使用、單一目標、有確定用途的網頁。 e-Lab提供參與的老師撰寫線上教材及設計學生計畫的一個平台, 同時老師也可以訂下自己的教學的目標及標準, 能夠在線上測試學生及批註學生發表在網站上的論文及學習筆記.目前夸克網的主要任務 是探討與宇宙射線有關的問題 高中老師有機會參加當地研究機構和大學物理教授的研究工作 由發起夸克網的科學家和高中老師開發出來的 一套宇宙射線探測儀 具有操作容易高精密度及低價格的好處 各高中學校有能力負擔這樣的儀器 放置在校園某一角落的探測儀就能把數據源源不斷地透過網際網路上傳到中心網站 學生們隨時可以進入e-Lab 進行分析處理數據 獲得自己想要的結果或是答案 甚至可以利用e-Lab的發表論文的功能與各地的學生分享心得, 體驗科學研究裡團體合作的過程, 進階的學生也有機會參與科學家的研究工作, 獲得寶貴的經驗. 4.得到處理選取數據的結果 夸克網宇宙射線探測儀 夸克網宇宙射線探測儀的套件,包括:四片塑膠閃爍器、四支光電倍增管及電源線、訊號線各四條、高壓電源供應器及電源線一條、數據擷取卡及電腦連接線一條和電源變壓器一個、GPS套件及連接線一條（筆記型電腦是自備的,也可以使用桌上型電腦）。 目前,國內有一套由夸克網設計的儀器, 此儀器攫取宇宙射線到達的時間及地點, 將其記錄在硬碟上, 套件中的GPS幫助準確地計時, 探測器有足夠的靈敏度能捕捉到低至高能量的宇宙射線中的一種粒子渺子, 甚至於絕高能量的稀少事件。 夸克網宇宙射線探測儀的分佈圖 美國夸克網(QuarkNet) 臺灣夸克網(QuarkNet-TW)