Meter vattenekvivalent

Inom fysiken är mätarens vattenekvivalent (ofta mwe eller mwe ) ett standardmått på dämpning av kosmisk strålning i underjordiska laboratorier . Ett laboratorium på ett djup av 1000 mwe är avskärmat från kosmisk strålning motsvarande ett labb 1 000 m (3 300 fot) under ytan av en vattenförekomst. Eftersom laboratorier på samma djup (i meter) kan ha mycket varierande nivåer av penetration av kosmisk strålning, ger mwe ett bekvämt och konsekvent sätt att jämföra kosmiska strålnivåer på olika underjordiska platser.

Dämpning av kosmisk strålning är beroende av densiteten hos materialet i överbelastningen , så mwe definieras som produkten av djup och densitet (även känt som ett interaktionsdjup). Eftersom vattnets densitet är 1 g/cm ³ ger 1 m (100 cm) vatten ett interaktionsdjup på 1 hektogram per kvadratcentimeter (100 g/cm ² ). Vissa publikationer använder hg/cm² istället för mwe, även om de två enheterna är likvärdiga.

Till exempel uppnår Waste Isolation Pilot Plant , som ligger 660 m (2 170 fot) djupt i en saltformation , 1585 mwe avskärmning. Soudangruvan , på 713 m (2 339 fot) djup är bara 8 % djupare, men eftersom den ligger i tätare järnrik berg uppnår den en skärmning på 2 100 mwe, 32 % mer.

En annan faktor som måste beaktas är formen på överbelastningen. Medan vissa laboratorier är belägna under en plan markyta, är många belägna i tunnlar i berg. Således är avståndet till ytan i andra riktningar än rakt upp mindre än det skulle vara om man antar en plan yta. Detta kan öka myonflödet med en faktor 4 ± 2 .

Den vanliga omvandlingen mellan mwe och totalt myonflöde ges av Mei och Hime:

I_{\mu }(h_{0})=67,97\ gånger 10^{-6}e ^{-h_{0} \over 285}+2,071\ gånger 10^{-6}e^{-h_{0} \over 698}

Där $h_{0}$ är djupet i mwe och $I_{\mu }$ är det totala myonflödet per cm ² ⋅s. (Den första termen dominerar för djup upp till 1681,5 mwe; under den dominerar den andra termen. För stora djup motsvarar alltså faktorn 4 som nämnts ovan en skillnad på 698 ln 4 ≈ 968 mwe)

Standard rock

Förutom mwe kan underjordiska laboratoriedjup även mätas i meter standardberg. Standardbergart definieras till att ha massnummer A = 22, atomnummer Z = 11 och densitet 2,65 g/cm ³ (43,4 g/cu in). Eftersom de flesta laboratorier är under jorden och inte under vattnet, är djupet i standardberg ofta närmare det faktiska underjordiska djupet i laboratoriet.

Befintliga underjordiska laboratorier

Underjordiska laboratorier finns på djup som sträcker sig från strax under marknivå till cirka 6000 mwe vid SNOLAB och 6700 mwe vid Jinping Underground Laboratory i Kina.

^ "Djup vetenskap" . National Science Foundation . Arkiverad från originalet 2015-02-23 . Hämtad 2014-10-03 .
^ Grieder, Peter KF (2001). Kosmiska strålar på jorden: Forskarens referensmanual och databok . Gulf Professional Publishing. sid. 482. ISBN 978-0-444-50710-5 .
^ Guo, Ziyi; et al. (JNE Collaboration) (2021). "Muonflödesmätning vid China Jinping Underground Laboratory". Kinesisk fysik C . 45 (2): 025001. arXiv : 2007.15925 . doi : 10.1088/1674-1137/abccae . S2CID 244399721 . En undersökning av myonflöden vid olika laboratorieplatser belägna under berg och under gruvschakt visade att den förra i allmänhet är en faktor (4±2) större än den senare med samma vertikala överbelastning.
^ ^a ^b Mei, D.-M.; Hime, A. (6 mars 2006). "Muon-inducerad bakgrundsstudie för underjordiska laboratorier". Fysisk granskning D . 73 (5): 053004. arXiv : astro-ph/0512125 . Bibcode : 2006PhRvD..73e3004M . doi : 10.1103/PhysRevD.73.053004 . S2CID 119446070 .
^ Oliv KA; et al. (Partikeldatagrupp) (2014). "Revision av partikelfysik" . Kinesisk fysik C . 38 (9): 1–708. arXiv : 1412.1408 . Bibcode : 2014ChPhC..38i0001O . doi : 10.1088/1674-1137/38/9/090001 . PMID 10020536 .
^ Wu Yu-Cheng; Hao, Xi-Qing; Yue, Qian; Li, Yuan-Jing; Cheng, Jian-Ping; Kang, Ke-Jun; Chen, Yun-Hua; Li, Jin; Li, Jian-Min; Li, Yu-Lan; Liu, Shu-Kui; Ma, Hao; Ren, Jin-Bao; Shen, Man-Bin; Wang, Ji-Min; Wu, Shi-Yong; Xue, Tao; Yi, Nan; Zeng, Xiong-Hui; Zeng, Zhi; Zhu, Zhong-Hua (augusti 2013). "Mätning av kosmisk strålning i Kinas JinPing underjordiska laboratorium". Kinesisk fysik C . 37 (8): 086001. arXiv : 1305.0899 . Bibcode : 2013ChPhC..37h6001W . doi : 10.1088/1674-1137/37/8/086001 . S2CID 199686625 .

[1] "Djup vetenskap" . National Science Foundation . Arkiverad från originalet 2015-02-23 . Hämtad 2014-10-03 .

[Grieder2001-2] Grieder, Peter KF (2001). Kosmiska strålar på jorden: Forskarens referensmanual och databok . Gulf Professional Publishing. sid. 482. ISBN 978-0-444-50710-5 .

[3] Guo, Ziyi; et al. (JNE Collaboration) (2021). "Muonflödesmätning vid China Jinping Underground Laboratory". Kinesisk fysik C . 45 (2): 025001. arXiv : 2007.15925 . doi : 10.1088/1674-1137/abccae . S2CID 244399721 . En undersökning av myonflöden vid olika laboratorieplatser belägna under berg och under gruvschakt visade att den förra i allmänhet är en faktor (4±2) större än den senare med samma vertikala överbelastning.

[Mei06-4] Mei, D.-M.; Hime, A. (6 mars 2006). "Muon-inducerad bakgrundsstudie för underjordiska laboratorier". Fysisk granskning D . 73 (5): 053004. arXiv : astro-ph/0512125 . Bibcode : 2006PhRvD..73e3004M . doi : 10.1103/PhysRevD.73.053004 . S2CID 119446070 .

[PDG_28-5] Oliv KA; et al. (Partikeldatagrupp) (2014). "Revision av partikelfysik" . Kinesisk fysik C . 38 (9): 1–708. arXiv : 1412.1408 . Bibcode : 2014ChPhC..38i0001O . doi : 10.1088/1674-1137/38/9/090001 . PMID 10020536 .

[6] Wu Yu-Cheng; Hao, Xi-Qing; Yue, Qian; Li, Yuan-Jing; Cheng, Jian-Ping; Kang, Ke-Jun; Chen, Yun-Hua; Li, Jin; Li, Jian-Min; Li, Yu-Lan; Liu, Shu-Kui; Ma, Hao; Ren, Jin-Bao; Shen, Man-Bin; Wang, Ji-Min; Wu, Shi-Yong; Xue, Tao; Yi, Nan; Zeng, Xiong-Hui; Zeng, Zhi; Zhu, Zhong-Hua (augusti 2013). "Mätning av kosmisk strålning i Kinas JinPing underjordiska laboratorium". Kinesisk fysik C . 37 (8): 086001. arXiv : 1305.0899 . Bibcode : 2013ChPhC..37h6001W . doi : 10.1088/1674-1137/37/8/086001 . S2CID 199686625 .