1r ciclo Trabajo detección de radiaciones

[Arri]

Hola:

Quería pedir ayuda para una presentación que tengo que hacer en la asignatura Fundamentos de Física II. Se trata de exponer un tema libre relacionado con el tema de la asignatura (en este caso ondas y electromagnetismo)

Mi compañero y yo hemos decidido hacerlo sobre sistemas de detección de radiaciones en el espacio; esto es: radiaciones gamma, rayos X, inflarrojos... Pensamos hablar de los distintos tipos de telescopios que detectan las diferentes frecuencias que hay en el universo.

Nuestro problema es que no logramos acceder a información* por internet de forma sencilla, especialmente sobre los rayos gamma. Agradeceríamos si pudierais proporcionarnos alguna fuente de donde sacar explicaciones, dibujos, etc.

*Con información me refiero al fundamento de los telescopios, el método exacto que emplean para medir las radiaciones.

Muchas gracias

¡Un saludo!

[neometalero]

Re: Trabajo detección de radiaciones

Que telescopios o proyectos deseas en concreto??

[Arri]

Re: Trabajo detección de radiaciones

No buscamos casos concretos sino el fundamento de cómo funcionan. El explicar cómo un telescopio puede captar rayos gamma y elaborar una imagen a través de ello (Nos interesa especialmente la recepción de las radiaciones).

[KyAlOx]

Re: Trabajo detección de radiaciones

Saludos,

Bueno, no sé demasiado del tema, pero a ver si te puedo ayudar xD

Para medir radiación gamma se suelen utilizar contadores Geiger. Por lo que he leído, para detectar rayos cósmicos, gamma o los que fuesen, se utilizan mecanismos que más o menos tienen el mismo funcionamiento. Puedes buscar y ver cuáles son exactamente, pero bueno, funcionan más o menos así: el contador consiste en una cámara con gas; cuando entra un fotón, puede chocar con un átomo de gas, ionizarlo y hacer que libere electrones. Si creas una diferencia de potencial en las bases de la cámara, generas una corriente que, con la calibración apropiada, será proporcional a los fotones detectados.

Como ves, con esto no cres la imagen de nada xD simplemente, mides fotones. Esto es básicamente porque la radiación de muy alta energía que recibimos son rayos cósmicos, que no dan información de ningún objeto celeste, por lo que lo que interesa es detectarlos e identificarlos. No soy ducho en el tema, pero probablemente la mayoría de detectores de este tipo se ajusten en cierto modo al funcionamiento que te digo.

Para longitudes de onda más largas son muy empleados los bolómetros. El detector en sí es un pequeño trozo de metal unido a una malla metálica bastante más grande que hace de reservorio de calor. Cuando llega radiación al detector, varía su temperatura, y midiéndola (muchas veces con un termistor, en el que varía la resistencia con la temperatura) puedes saber la frecuencia de la radiación. Esta es muy usada para radiación de fondo, búsqueda de materia oscura y así.

Los fotodetectores y los fotomultiplicadores son muy utilizados también en este rango. Los primeros se basan en semiconductores (de modo simple, llega un fotón y genera una corriente); los fotomultiplicadores son de lo mejor que hay junto a lo bolómetros. Se basan en el efecto fotoeléctrico: un fotón choca con un electrón y le cede toda su energía. Después se aplica un proceso de multiplicación y se aumenta mucho la corriente detectada.

No sé, es un tema que casi no tiene fin xD

K.

[Arri]

Re: Trabajo detección de radiaciones

Gracias por la ayuda .

Otra cuestión que quería consultar es la fiabilidad de las fuentes: hemos encontrado varios sitios con información pero no sé si son del todo eficientes. Esta explicación, por ejemplo:

Gamma rays are the highest energy forms of the electromagnetic spectrum. Cosmic rays, neutron stars, gamma ray bursts, blazars and dark matter; all of this (and more) is what gamma ray telescopes study.

Gamma rays cannot penetrate the Earth's atmosphere, so telescopes like SWIFT and GLAST study gamma rays from space, from low-earth orbit.

Gamma ray scopes use a technique known as pair production. When a gamma ray, which is pure energy, slams into a layer of tungsten in the detector, it can create a pair of subatomic particles (an electron and its antimatter counterpart, a positron). The direction of the incoming gamma ray is determined by projecting the direction of these particles back to their source using several layers of high-precision silicon tracking detectors. A separate detector, called a calorimeter, absorbs and measures the energy of the particles. Since the energy of the particles created depends on the energy of the original gamma ray, counting up the total energy determines the energy of that gamma ray.

Quizás sea cosa mía, pero a mí cuando me hablan de "antimateria" y esas cosas me muestro algo escéptico. Este párrafo, por ejemplo ¿podría ser correcto?

Un saludo y gracias por la ayuda.

[KyAlOx]

Re: Trabajo detección de radiaciones

Sí, es correcto xD un fotón muy energético, al chocar con un núcleo pesado, puede desintegrarse en un par electrón-positrón. Se puede demostrar que la energía mínima que debe tener el fotón gamma incidente es, aproximadamente, 2mc^2, con m la masa del electrón (o del positrón, que es la misma xD). No te creas que sé mucho más; en Física Cuántica te presentan este fenómeno ("Creación de pares") al inicio del curso para que veas otro lugar más en el que el concepto de fotón es útil, pero desde luego la teoría detrás de él se me escapa todavía xD.

K.

[Arri]

Re: Trabajo detección de radiaciones

He estado leyendo ahora un rato sobre telescopios de inflarrojo: a ver qué te parece :P.

Según he leído aquí, éstos telescopios tienen un mecanismo similar al óptico en tanto que capta las ondas y, mediante lentes, las concentra en un receptor. Aquí es donde me surge la duda. Éste receptor es, según pone, una aleación de mercurio, cadmio y teluro. He buscado sobre dicha aleación y, efectivamente, se usa para la detección de inflarrojos. Como bien comentabas, también se usan los bolómetros: no osbtante, me quiero centrar en ésto porque el Spitzer usa el sistema de la aleación ésta que te comento.

El caso es que, yendo por los sinuosos caminos de la wikipedia en inglés ;P, he llegado hasta un artículo en el cual se explica algo sobre las "Termo parejas" (Thermocouple). Son aleaciones que, al variar su temperatura, forman una diferencia de potencial.

La conclusión a la que llego es que, efectivamente, este detector HgCdTe es uno de éstos materiales y que el aporte energético de la radiación supone una diferencia de potencial en el material a partir del cual podemos obtener información.

La cuestión es ¿es esta conclusión correcta?

Un saludo y gracias nuevamente por la ayuda

[Skivo]

Re: Trabajo detección de radiaciones

No se mucho del tema, pero pones en google radio telescope, radioastronomy, radioastronomía, proyecto ALMA, Space Radiation, etc y te salen un montón de enlaces interesantes respecto al funcionamiento de los radiotelescopios y la detección de radiacción, con y sin atmósfera, cosa a tener en cuenta pues hay "ventanas" para dejar pasar un tipo de radiación y filtrar otras.

Ahora, supongo que dependerá del nivel de exigencia, y como siempre, a nivel divulgativo hay mucho y a nivel profesional poco.

[feynman]

Re: Trabajo detección de radiaciones

Leí hace tiempo un texto que puede muy venirte bien. "Historia breve de la astronomia". Escrito por jose medina. Cuentan tanto los diferentes métodos de detección para las distintas radiacciones. Se dan pequeñas pinceladas de historia en este campo.