Эквивалентный слой воды
В физике, эквивалентный слой воды (водный эквивалент, meter water equivalent, m.w.e, mwe) — стандартизированная мера измерения ослабления космического излучения в подземных лабораториях. Лаборатория на «глубине» эквивалентного слоя воды в 1000 метров защищена от космического излучения так же, как лаборатория, расположенная на глубине 1000 м ниже поверхности воды. Поскольку лаборатории на одинаковой глубине (в горах или шахтах) могут иметь очень разный уровень ослабления излучения, толщина эквивалентного слоя даёт удобный и совместимый способ сравнения уровня космического фона в различных местах[1].
Ослабление космического излучения зависит от плотности материала породы, поэтому эквивалентный слой воды определяется как произведение глубины и плотности (также известное как глубина взаимодействия). Плотность воды составляет 1 г/см3, поэтому 1 м воды дает глубину взаимодействия 1 гектограмм (100 грамм) на квадратный сантиметр (гг/см2). В некоторых публикациях используется единица гг/см2 вместо эквивалентного слоя, однако эти единицы равнозначны[2].
Другим фактором, который следует принимать во внимание, является форма покровной породы. Некоторые лаборатории размещены под плоской поверхностью земли, а все остальные размещены в туннелях под горами. Таким образом, расстояние до поверхности в направлениях, отличных от вертикального, будет меньше, чем было бы при плоской поверхности.
Стандартная порода[править | править код]
В дополнение к эквивалентному слою воды, глубина подземной лаборатории может также измеряться в метрах стандартной породы. Стандартная порода определяется как вещество с массовым числом A = 22, атомным номером Z = 11, и плотностью 2.65 г/см3[3]. Поскольку большинство лабораторий размещены под землёй, а не под водой, глубина в метрах стандартной породы часто близка к действительной глубине размещения лаборатории.
Существующие подземные лаборатории[править | править код]
Подземные лаборатории могут размещаться в широком диапазоне глубин от непосредственно под поверхностью до примерно 6000 m.w.e для SNOLAB[4] и 6700 m.w.e. в подземной лаборатории Цзиньпин в Китае.[5]
Примечания[править | править код]
- ↑ Deep Science. National Science Foundation. Дата обращения: 3 октября 2014. Архивировано 23 февраля 2015 года.
- ↑ P. K. F. Grieder. Cosmic Rays at Earth: Researcher's Reference Manual and Data Book (англ.). — Gulf Professional Publishing[англ.], 2001. — P. 482. — ISBN 978-0-444-50710-5.
- ↑ K. A. Olive (PDG) et al. Review of Particle Physics (неопр.) // Chinese Physics C[англ.]. — 2014. — Т. 38, № 9. — С. 090001. — doi:10.1088/1674-1137/38/9/090001. — . Архивировано 7 сентября 2017 года.
- ↑ Mei, D. -M.; Hime, A. Muon-induced background study for underground laboratories (англ.) // Physical Review D : journal. — 2006. — Vol. 73, no. 5. — doi:10.1103/PhysRevD.73.053004. — . — arXiv:astro-ph/0512125.
- ↑ 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. Measurement of cosmic ray flux in the China JinPing underground laboratory (англ.) // Chinese Physics C[англ.] : journal. — 2013. — August (vol. 37, no. 8). — P. 086001. — doi:10.1088/1674-1137/37/8/086001. — . — arXiv:1305.0899. (недоступная ссылка)