Точное измерение очень длительного периода полураспада

Уже есть некоторые вопросы о длительном периоде полураспада радиоактивных элементов, объясняющие, как рассчитать период полураспада.

Теперь я задаюсь вопросом: когда у вас есть какой-то радиоактивный материал и вы наблюдаете за распадом, как вы можете быть уверены, что все отдельные распады действительно регистрируются детекторами? Влияет ли фоновое излучение на измерение и насколько велико это влияние? Как обычно проводятся эксперименты по измерению очень больших периодов полураспада (более 1 миллиарда лет)?

Вы исследовали идею Активности?
Вы исследовали идею скорости счета детектора?
Как насчет размера выборки?
Этот отчет о периодах полураспада урана: критический обзор , сделанный в Брукхейвене (1981 г.), даст некоторые основные ответы. Фундаментальный подход начинается с активности, как предложил @Declan.
Миллиард лет — это все еще довольно быстро, так как вам нужно лишь небольшое количество вещества, чтобы получить большое количество распадов в секунду. Это становится намного сложнее, если период полураспада длиннее, чем 10 18 лет, см., например, здесь .
Вы в основном спрашиваете, как планировать и калибровать нетривиальные ядерные эксперименты, которые должны иметь дело с низкими скоростями счета среди нетривиального фона. Лучший ответ на такого рода вопросы — получить подробные описания этих экспериментов в опубликованных статьях и, что еще лучше, в отчетах о проектах их сотрудничества. Дизайн инструментов — это «обучение на практике», вы должны смотреть на то, что сделали другие, а затем вы можете усовершенствовать это.
Re: «Как вы можете быть уверены, что все отдельные распады действительно регистрируются детекторами?» Вы не можете быть в этом уверены, потому что не все они будут зарегистрированы. Некоторые из частиц, испускаемых внутрь образца, никогда не ускользнут: они будут поглощены самим материалом образца. Часть частиц будет двигаться по траекториям, не проходящим через активный объем детектора. Часть частиц будет проходить через активный объем, но не взаимодействовать с ним. Между тем, некоторые высокоэнергетические частицы вне эксперимента будут подсчитаны.

Ответы (1)

Отказ от ответственности: я никогда не проводил тот конкретный класс измерений, о котором вы спрашиваете, но я проводил другие высокоточные измерения с низкой скоростью обработки (нейтринное смешивание и слабые форм-факторы).

Фокус экспериментальной работы для низких скоростей счета многогранен:

  • Максимальное количество данных . Для счетных экспериментов необработанная дробная статистическая неопределенность принимается 1 / Н где Н число наблюдаемых событий. Если ваши скорости счета измеряются в событиях в день, может потребоваться много времени , чтобы получить даже третью цифру значимости.

  • Знайте свое принятие и эффективность с высокой точностью. Вы не получите все события, и это не проблема, если вы знаете, какую долю вы получаете на уровне, конкурентоспособном либо с вашей статистической неопределенностью, либо с желаемой точностью измерения. Как правило, вы можете измерить по крайней мере некоторые из них, используя тот же прибор, который вы используете для сбора данных. И это на самом деле не так циклично, как кажется, но нужно позаботиться о том, чтобы все было правильно.

  • С этой целью вы упрощаете геометрию, когда это возможно. (Это в основном то, что должно быть спроектировано, кстати, поэтому вы беспокоитесь об этом с самой концепции проекта.)

  • Наконец, вещь, на которую вы почти наверняка потратите чрезмерное количество времени, — это описание и минимизация фона . Опять же, вы должны подавлять их до тех пор, пока они не перестанут доминировать в бюджете ошибок. Опять же, многие из них будут измеряться в эксперименте как побочные каналы. Фоны, которые не могут быть измерены на месте, описываются как «неустранимые», и их необходимо решать с помощью некоторой комбинации предварительного планирования, вторичных измерений с использованием дополнительных инструментов или лабораторных работ или, в худшем случае, восстановления или повторной обработки детали. вашего детектора.

Конечно, каждый раз, когда вы действительно преуспеваете в одном из этих пунктов, точность цели становится выше, а усилия смещаются к новой наихудшей строке в бюджете ошибок, и вы идете туда-сюда.

Ничто из этого не относится к периодам полураспада: это просто то, что вам нужно делать, чтобы проводить точные измерения в ядерной физике или физике элементарных частиц.

Точное измерение очень длительного периода полураспада
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v