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    USO DE TOMOGRAFIA DE MONSNA DETERMINAO DE MATERIAIS

    E ESTRUTURAS OCULTASVITOR PRESTES LUZIO

    LABORATRIO DE FSICANUCLEAR E SUBNUCLEAR

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    SUMRIO

    Gerao de mons atmosfricos

    Interao de mons com a matria

    Tomografia de mons

    Busca por cmaras ocultas em pirmides (L. W. Alvarez, et al., 1970)

    Uso de mons na determinao de estruturas geofsicas (K. Nagamine,et al., 1995)

    Identificao de materiais por tomografia de mons

    Referncias

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    GERAO DE MONS ATMOSFRICOS

    Interaes hadrnicasresultam na gerao de pons.

    Pons decaem em mons(99,99%) [1]

    + +

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    GERAO DE MONS ATMOSFRICOS

    Energia mdia ao nvel do mar 4 GeV

    Distribuio angular proporcional a cos

    () Para E >

    e < 70

    [1]:

    0.14 .

    1

    1

    1.1115

    0.054

    1

    1.1850

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    GERAO DE MONS ATMOSFRICOS

    = 0

    = 75

    K.A. Olive et al. (Particle Data Group), Chin. Phys. C38, 090001 (2014).

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    INTERAO DE MONS COM A MATRIA

    Atenuao:

    Taxa mdia de perda de energia em altas energias [1]:

    =

    Sendo a(E) a perda de energia por ionizao dada pelaequao de Bethe-Bloch e b(E) a soma de produo de pares,bremsstrahlung e contribuies fotonucleares.

    =

    =

    1

    1

    2ln

    2

    2

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    INTERAO DE MONS COM A MATRIA

    Espalhamento mltiplo Coulombiano:

    Pela teoria de Molire, aproximadamente Gaussiano para

    pequenas deflexes [1], com mdia zero e = :

    =

    1

    2

    Com

    =13.6

    1 0.038 ln

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    TOMOGRAFIA DE MONS

    Porque usar mons?

    Anlise com raios X no efetiva para grandes espessuras

    de matria Mons so altamente penetrantes

    Partculas de raios csmicos mais numerosas ao nvel domar (~10000 )

    Pode-se medir intensidades e direes

    No fornecem riscos de radiao sade

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    TOMOGRAFIA DE MONS

    Absoro de mons

    Medindo as trajetrias possvel criarimagens de transmisso focada qualquer

    distncia do detector

    A razo entre uma imagem de fundo e uma

    com o objeto fornece a imagem detransmisso

    Tcnica utilizada para medir grandes objetos,

    como montanhas, vulces e pirmides

    A. Rigoni, S. Vanini, CMTp, INFN

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    TOMOGRAFIA DE MONS

    Espalhamento de mons

    Espalhamento proporcional aocomprimento de radiao do material (1/Z),

    espessura X e inversamente proporcional aomomento do mon.

    Eficaz na deteco de materiais radioativosem cargas

    Monitoramento no intrusivo de materiais

    densos e ncleos de reatores nucleares

    A. Rigoni, S. Vanini, CMTp, INFN

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    Espalhamento de mons

    Espalhamento proporcional aocomprimento de radiao do material (1/Z),

    espessura X e inversamente proporcional aomomento do mon.

    Eficaz na deteco de materiais radioativosem cargas

    Monitoramento no intrusivo de materiais

    densos e ncleos de reatores nucleares

    TOMOGRAFIA DE MONS

    P. Checcia, et al. Meeting on Tomography, 2009

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    BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES

    (L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)

    Proposta de Luiz Walter Alvarezde utilizar mons de radiaocsmica para buscar cmarasocultas nas pirmides de Giz, no

    Egito [2].

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    BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES

    (L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)

    Pirmide de QuefrenPirmide de Queops

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    BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES

    (L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)

    Aparato consistia em cmaras defascas, para medir a direo dosmons, cintiladores e bloco de

    ferro para selecionar apenas osmons mais penetrantes

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    BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES

    (L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)

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    BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES

    (L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)

    a) Simulao no corrigidab) Medidas corrigidas para a

    aceitncia do aparatoc) Correo dos dados eliminando

    a estrutura da pirmide

    d) Simuao com cmara oculta

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    BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES

    (L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)

    Deteco da Cmara do Rei

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    BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES

    (L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)

    Deteco da casca de calcrio no topoda pirmide de Quefren

    Concluso: No foram encontradascmaras ocultas com o experimentorealizado

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    BUSCA POR CMARAS OCULTAS EM PIRMIDES

    (L. W. ALVAREZ, ET AL., 1970)

    Hiptese de Alvarez: A extino em massa dos dinossauros pode ter sidocausada pelo impacto de um grande asteroide na Terra

    Nobel de fsica em 1968

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    USO DE MONS NA DETERMINAO DEESTRUTURAS GEOFSICAS(K. NAGAMINE, ET AL., 1995)

    Determinao da estrutura do Monte Tsubura, Japo [3]

    Utilizao de cintiladores e PMTs para medir a intensidade de monsprovenientes de diferentes ngulos zenitais

    Trabalho que desencadeou outros trabalhos em tomografia de vulces

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    USO DE MONS NA DETERMINAO DEESTRUTURAS GEOFSICAS(K. NAGAMINE, ET AL., 1995)

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    USO DE MONS NA DETERMINAO DEESTRUTURAS GEOFSICAS(K. NAGAMINE, ET AL., 1995)

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    USO DE MONS NA DETERMINAO DEESTRUTURAS GEOFSICAS(K. NAGAMINE, ET AL., 1995)

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    USO DE MONS NA DETERMINAO DEESTRUTURAS GEOFSICAS(K. NAGAMINE, ET AL., 1995)

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    USO DE MONS NA DETERMINAO DEESTRUTURAS GEOFSICAS(C. CRLOGANU, ET AL, 2012)

    Mt. Puy de Dme

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    IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS

    Medidas desvio dos mons devido ao espalhamento mltiploCoulombiano [5][6][7].

    Desvio gaussiano e depende da densidade dos materiais analisados.

    Arranjo possvel com cmarasde arrasto

    Necessidade de grande reade deteco e boa resoluo

    angular

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    IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS

    Medidas desvio dos mons devido ao espalhamento mltiploCoulombiano [5][6][7][8][9].

    Desvio gaussiano e depende da densidade dos materiais analisados.

    Arranjo possvel com cmarasde arrasto

    Necessidade de grande reade deteco e boa resoluo

    angular

    P. Checcia et al. (2009)

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    IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS

    P. Checcia et al. (2009)

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    IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS

    P. Checcia et al. (2009)

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    IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS

    Aplicaes industriais

    J. M. Durham et al., (2015).

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    IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS

    Aplicaes industriais

    J. M. Durham et al., (2015).

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    IDENTIFICAO DE MATERIAIS POR TOMOGRAFIA DEMONS

    Segurana nuclear

    K. N. Borozdin et al., Phys. Rev. Lett. 109(15), (2012).

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    REFERNCIAS

    [1] K.A. Olive et al. (Particle Data Group), Chin. Phys. C38, 090001 (2014).

    [2] L. W. Alvarez, J. A. Anderson, F. Elbedwe, J. Burkhard, A. Fakhry, A. Girgis, A.Goneid, F. Hassan, D. Iverson, G. Lynch, Z. Miligy, A. H. Moussa, Mohammed-Sharkawi,and L. Yazolino, Science 167, 832 (1970).

    [3] K. Nagamine, M. Iwasaki, K. Shimomura, and K. Ishida, Nucl. Instrum. Methods

    Phys. Res., Sect. A 356, 585 (1995).

    [4] C. Crloganu, et al, Towards a muon radiography of the Puy de Dme. 2012; Page(s)765-780.

    [5] K. N. Borozdin, G. E. Hogan, C. Morris, W. C. Priedhorsky, A. Saunders, L. J. Schultz,M. E. Teasdale, Nature (London) 422, 277 (2003).

    [6] P. Checcia et al., Meeting on tomography, Milano. 2009.[7] J. M. Durham, E. Guardincerri, C. L. Morris, J. Bacon, J. Fabritius, S. Fellows, D.Poulson, K. Plaud-Ramos, J. Renshaw, AIP Advances5, 067111 (2015).

    [8] C. L. Morris et al., AIP Advances 2, 042128 (2012); doi: 10.1063/1.4766179.

    [9] K. N. Borozdin et al., Phys. Rev. Lett. 109(15), (2012).