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ANALISI DATI

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DATA ANALYSIS Project EEE
4°Q Liceo Scientifico Vittoria Colonna, Rome (IT
Who are you?
Dario Romani & Luna Tarola, students of the fourth year of scientific high school.
What have you done?
What did you find out?
We have analyzed the data collected
by the muon detectors pola01, pola02
and pola03 in order to observe the
seasonal variation due to the
atmospheric temperature dependence
of muon intensity.
Analyzing the muon production profiles
obtained from the data measured from
July 2019 to June 2020, in the context of
a seasonal, monthly and daily average,
we found out the positive correlation of
secondary cosmic rays with the
atmospheric temperature and pressure:
as the it increases, the atmosphere
expands, and the probability for a meson
to interact with molecules in the
atmosphere earlier is higher. The peak of
rate is therefore measured in February,
while a reduced rate is expected in
summer.
Therefore, we have plotted the
corrected data obtaining some graphs
in Excel providing the different rates
of decay.
What's your take-home message?
In conclusion we can say that the muon fluxes rate recorded by detectors has a
seasonal trend, because it is influenced by atmospheric conditions of pressure and
temperature.
ANISOTROPIA APPARENTE
Il flusso di raggi cosmici per particelle di origine extragalattica, presenta un'isotropia
legata alla distribuzione per lo più uniforme delle sorgenti, che si tramuta in
un'anisotropia reale dei raggi cosmici primari per via dell'interazione col campo
magnetico intergalattico, ma anche apparente per i raggi cosmici secondari a
causa:
• dell'effetto Compton-Getting (moto relativo dell'osservatore rispetto al sistema di
riferimento in cui il flusso è isotropo)
• del moto del sistema solare nella galassia
• del moto di rivoluzione terrestre
• della rotazione terrestre
• delle variazioni stagionali di temperatura e pressione dell'atmosfera
In particolare, analizzeremo le variazioni stagionali di pressione e temperatura che
influenzano la densità dell'atmosfera, fattore determinante per l'interazione e lo
sviluppo dello sciame muonico con le particelle presenti in atmosfera.
RATE RILEVATI E CORRETTI A
CONFRONTO
P
O
L
A
01
P
O
L
A
03
P
O
L
A
04
Il grafico in rosso rappresenta il rate corretto
ossia che considera la dipendenza barometrica
del flusso di muoni:
Pressione e temperatura influenzano le
oscillazioni del flusso di muoni stagionali e diurne
notturne.
L’andamento dei 3 grafici ci fa intuire che il
flusso di muoni ha una propria stagionalità e
tende ad aumentare nel periodo tra il mese di
Novembre e quello di Marzo raggiungendo il
suo picco durante il mese di Febbraio; mentre si
ha un’inversione di tendenza nel periodo fra il
mese di Maggio e quello di Luglio con il suo
picco minimo durante il mese di Giugno.
ANALISI DEI SINGOLI FLUSSI
POLA
DATI FLUSSO
RILEVATI
01
03
04
Massimo del flusso
36,38 11 – feb – 2020
36,38 11 – feb – 2020
36,85 10 – feb – 2020
Minimo del flusso
29,97 20 – jun - 2020
29,13 10 – jun – 2020
30,32 08 – aug – 2019
6,41
7,25
6,53
21,39 %
24,89 %
21,54 %
35,49 28 – feb – 2020
35,49 28 – feb – 2020
36,05 27 – mar – 2020
30,52 05 – may – 2020
29,67 30 – jun – 2020
30,84 12 – jun – 2020
4,96
5,82
5,21
16,26 %
19,61 %
16,88 %
Differenza max/min
Variazione %
Massimo del flusso
DATI FLUSSO
CORRETTI
Minimo del flusso
Differenza max/min
Variazione %
Le fluttuazioni del rate
muonico rilevato dal
Pola 03 hanno
ampiezza maggiore
rispetto agli altri rate da
ciò possiamo desumere
la minore precisione del
Pola 03
DISTRIBUZIONE NORMALE
POLA
01
03
04
01,03,04
­ŁťÄ
0,84
0,92
0,84
0,90
La deviazione standard, da cui si
trae il grafico a campana in figura,
ci indica la dispersione dei dati,
dunque la variabilità del flusso di
muoni attorno alla media
aritmetica riferita all’intervallo di
tempo compreso tra il 1 luglio 2019
ed il 30 giugno 2020.
Aumentando il numero di
misurazioni, quindi includendo tutti i
rate registrati dai tre rivelatori, la
sensibilità delle rilevazioni viene
incrementata e le fluttuazioni
possibili sono confinate in intervalli
più stretti. La curva si abbassa ed
range si estende.
MODULAZIONI STAGIONALI MEDIE
Media modulazione ogni 10 minuti
Media modulazione giornaliera
Media modulazione mensile
Qui possiamo vedere 3 grafici che
rappresentano la modulazione media, via via
su base sempre maggiore e infatti notiamo
un appiattirsi della curva dovuto a un ordine
di approssimazione inferiore.
CONCLUSIONI
Dall’effetto stagionale osservato, che abbiamo riscontrato dai dati
sperimentali raccolti e analizzati, ne deriva che nei mesi estivi e quindi più
caldi, rispetto a dove sono posizionati i rilevatori, ovvero nell’emisfero boreale
presso la stazione scientifica internazionale di Ny Alesund alle isole Svalbard,
si rileva un minore flusso di muoni legato ad una maggiore e anticipato
interazione con l’atmosfera.
L’atmosfera con l’aumentare della temperatura si espande maggiormente
verso l’alto, dunque i muoni, incontrandola prima, tendono a decadere in
anticipo e sono quindi meno inclini a raggiungere la superficie terrestre.
Ciò provoca una rate rilevato minore.
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