The Nottingham cosmic-ray spectrometer-I

Summary

Measurements of the sea-level μ-meson momentum spectrum made during the last decade utilizing conventional air gap spectrometers have indicated that the differential intensity is approximately proportional to 1/(momentum)³. For a study of the high-momentum region therefore, the instrument concerned not only must have a high angular resolution but also be able to accumulate data at a significant rate. These requirements can only be met with difficulty when conventional air gap magnets are used. This paper is concerned with the characteristics of a μ-meson spectrometer in which the air gap magnet is replaced by a block of lagnetized iron. Methods are given for computing the effects of energy loss and scattering in the material and it is shown that the angular scattering distribution produced by the iron in the unmagnetized state can be accurately predicted. Further since the magnetic material acts as a filter for nuclear active particles this type of instrument has all the advantages of operating underground while retaining the convenience of working at sea-level.

Riassunto

Le misure dello spettro degli impulsi dei mesoni μ al livello del mare eseguiti durante l'ultima decade utilizzando spettrometri a fessura d'aria convenzionali hanno indicato che l'intensità differenziale è approssimativamente proporzionale a 1/(impulso)³. Quindi per lo studio della regione degli impulsi forti, lo strumento adatto non solo deve avere una forte risoluzione angolare ma anche deve essere capace di accumulare dati con una buona velocità. Si può ottemperare con difficoltà a queste esigenze quando si usano magneti convenzionali con fessura d'aria. In questo articolo si trattano le caratteristiche di uno spettrometro per mesoni μ in cui il magnete a fessura d'aria è sostituito da un blocco di ferro magnetizzato. Si espongono i metodi per calcolare gli effetti delle perdita d'energia e dello scattering nel materiale e si mostra che la distribuzione dello scattering angolare prodotto dal ferro nello stato non magnetizzato può essere accuratamente predetta. Inoltre, poichè il materiale magnetico agisce da filtro delle particelle nuclearmente attive, questo tipo di strumento offre il vantaggio di funzionare correttamente in sotterraneo pur potendo convenientemente lavorare al livello del mare.