Resumen Se realizo deteccin de radiacin ionizante por medio de paletas de plstico centellador y GEM, se hicieron tres mediciones, la primera de ellas con dos paletas centelladoras se contaron las detecciones cada cinco minutos a diferentes voltajes para encontrar el intervalo de operacin de alto voltaje en el cual los conteos de partculas ionizantes encontradas se mantuvo estable (entre 700-750V), con un voltaje de operacin de 725V y el montaje observado en la figura se realiz la medicin de la distribucin azimutal de los rayos csmicos, se midi tambin el efecto del chubasco de los rayos csmicos dependiendo de la separacin de las paletas centelladoras; por ultimo se construyo un arreglo con un detector GEM del cual se encontr su punto de saturacin y se realizo el montaje con dos centelladores para encontrar las coincidencias de deteccin de ambos sistemas. Cada uno de los experimentos realizados con las paletas centelladoras fueron hechos con una referencia en el discriminador de 14mV.IntroduccinRayos csmicosAunque la fuente de rayos csmicos no es todava completamente conocida, las posibles fuentes han sido identificadas. Las supernovas son conocidas por proveer muchas partculas cargadas de alta energa y se sabe que partculas similares provienen del Sol. [1] Los rayos csmicos primarios consisten en ncleos de elementos producidos en algn lugar del universo. Alrededor del 90% son protones solitarios, estos son acelerados a travs de campos magnticos en el espacio, pero cuando son atrapados por el campo magntico terrestre interaccionan con la atmosfera creando diferentes partculas secundarias. Estas partculas secundarias son conocidas como rayos csmicos secundarios los cuales pueden ser piones (+-0) o algunos otros mesones. Los piones cargados tienen decaimientos en diferentes tipos de muones. Estos rayos secundarios son conocidos como chubascos. (figura 1).

Figura 1. Rayos csmicos. [2]

Aunque la vida media de los muones es de aproximadamente 2.2s la mayora sobrevive al viaje a travs de la atmosfera hasta la superficie terrestre como resultado de la dilatacin temporal. Algunos muones producen electrones y neutrinos al decaer. Los muones llegan a la superficie con diferentes velocidades y por lo tanto con una diversa propagacin de los niveles de energa. El nmero de muones que llegan por unidad de rea es llamado flujo. A lo largo de un gran periodo de tiempo, solo algunas mediciones han sido hechas para determinar el flujo y el espectro de energa de muones en la atmosfera. [1]Distribucin angularCuando se hacen experimentos de espectro energtico, se asume que la mayora de los rayos csmicos que llegan a travs de la atmosfera lo hacen verticalmente, pero se sabe que los rayos csmicos viajan a todos ngulos. Asumiendo que todas las partculas son creadas a la misma altura y despreciando la curvatura de la tierra; se puede decir que la distancia recorrida por estos incrementa como 1/cos(), esto causa que mas partculas decaigan en la atmosfera que si estas viajaran verticalmente, por lo que se esperara que el flujo de rayos csmicos decreciera como cos(), sin embargo segn los resultados obtenidos por Crooke y Rastin, para ngulos menores que 75, esto es representado por la ecuacin 1. Ecuacin 1. Distribucin angular.

Los ngulos mayores que 75 no obedecen a esta expresin.EquipamientoLa deteccin de rayos csmicos en el caso del presente trabajo se realizo con un par de paletas de plstico centellador, estas paletas estn acopladas a un tubo fotomultiplicador (PMT) cada una, que a su vez estn conectados a un circuito con terminacin en un panel led que muestra los conteos. Ver Figura 2. Cuando una partcula cargada pasa a travs de una de las paletas centelladoras, se emite un pequeo haz de luz visible, esto es el resultado de la solucin centelladora orgnica disuelta en el plstico absorbiendo y reemitiendo la energa. La luz emitida por el centellador es directamente proporcional a la energa de excitacin del rayo csmico. Esta reemisin ocurre dentro de 10ns y la deteccin en 3ns, este tiempo de respuesta permite al sistema aceptar una gran cantidad de partculas en el conteo. La luz producida es transmitida al PMT que es transformada en seal elctrica y adems amplificada por un sistema multiplicador de electrones. Las seales elctricas producidas por los PMTs son amplificadas por el circuito. Cuando ambos PMTs son conectados y un rayo csmico pasa a travs de los dos, el circuito registra la coincidencia de seales y hay un pulso de salida desde la compuerta AND, conforme recibe las entradas. Esta tcnica de coincidencias permite ignorar el ruido elctrico de fondo de los PMT. Ve figura 3. GEMEl detector de gas multiplicador de electrones (GEM) utiliza un gas que al paso de electrones es ionizado, estos detectores son capaces de colectar los electrones que son lanzados al ionizarse el gas, guiados por una regin con un campo elctrico, por lo que es iniciada una avalancha de electrones. Esta avalancha es capaz de producir suficientes electrones para crear una corriente lo suficientemente grande como para ser detectada por la electrnica. Tpicamente los GEM estn construidos como se muestra en la figura 4. Siendo los GEM un arreglo de dos placas delgadas de cobre con pequeos agujeros en los que se halla un enorme campo elctrico debido al paso de los electrones. Para su operacin se utilizan voltajes por arriba de los 400V entre ambas placas con una separacin lo mas chica posible. Bajo estas condiciones, cuando un electrn pasa por cualquiera de los agujeros crea la avalancha de electrones a la que se le denomina ganancia del GEM, al realizar el arreglo de GEMs es posible realizar una mayor amplificacin.

ResultadosLos resultados obtenidos para la medicin del voltaje de recoleccin de partculas optimo, hecho con las dos paletas acopladas fue el mostrado en la grafica 1.

Grafica 1. Caracterizacin del voltaje de operacin.

De la grafica 1 se observa que existe una estabilizacin de los conteos dentro del intervalo de 700-750v. Para las posteriores mediciones se tomo un voltaje de 725V al ser considerado este dentro del margen de estabilidad, el error promedio obtenido utilizando la estadstica de Poisson fue de 9.62%.Los resultados obtenidos para la medicin del flujo de partculas dependiendo del ngulo son los mostrados en la grafica 2. Se utilizo el valor de que es el valor teorico dado para este tipo de mediciones al nivel del mar, puede que exista un desfase debido a la altura a la que se realiza el experimento (2250m [4]).

Grafica 2. Distribucin angular promedio.

De igual forma se utilizo la estadstica de Poisson para calcular el error, el cual en promedio fue de 2.82%. Las mediciones se realizaron con un voltaje de 725V.Los resultados de las mediciones de los chubascos se observan en la grafica 3.

Grafica 3. Chubasco de rayos csmicos.

Para estas mediciones se obtuvo un error promedio de 34%. Eso es debido a que las coincidencias detectadas por las paletas son distintas ya que el chubasco de rayos csmicos no llega de manera uniforme como ya fue visto en la distribucin angular.

Se utilizaron las configuraciones para el GEM mostradas en la figura n. Y se obtuvieron los resultados de la grafica 4.

Grafica 4. Ganancia del GEM.

El error calculado se obtuvo con desviacin estndar ordinaria, obteniendo as un error promedio de 5.97%. Se observa un punto de saturacin despus de los 1620mV. Con el osciloscopio y un centellador se hallaron las coincidencias entre las mediciones de un sistema veloz(paleta centelladora) y el GEM. Esto se puede observar en las figuras n1, n2, n3. Conclusiones El chubasco de rayos csmicos no es uniforme en todo el espacio debido a que estos pueden llegar a distintos ngulos y velocidades. El detector GEM y las paletas centelladoras constituyen dos fuentes de medicin para la deteccin precisa de partculas ionizantes.

[1] Holly Batchelor, Cosmic Rain: Investigating Particles from Space, University of Edinburgh.[2] http://www.madrimasd.org/blogs/ciencianuclear/wp-content/blogs.dir/89/files/486/o_rayos.jpg[3] http://cerncourier.com/cws/article/cern/27921[4] https://www.google.com.mx/search?q=altura+de+la+ciudad+de+mexico&ie=utf-8&oe=utf-8&gws_rd=cr&ei=c3nvVf77EZWfyASBnISYCA