মহাজাগতিক মিউয়ন: দৃশ্যমান সময় প্রসারণ

1 · প্রত্যাশা করুন

বায়ুমণ্ডলের উপরে মহাজাগতিক রশ্মির তৈরি মিউয়নের যথার্থ আয়ু মাত্র প্রায় 2.2 মাইক্রোসেকেন্ড — প্রায় আলোর দ্রুতিতেও সাহায্য ছাড়া মাটিতে পৌঁছানোর যথেষ্ট সময় নয়। তবুও সমুদ্রপৃষ্ঠে মিউয়ন বড় সংখ্যায় শনাক্ত হয়। এটি কি সময় প্রসারণ ব্যাখ্যা করে?

• না — মিউয়নরা প্রত্যাশার চেয়ে মাটির কাছে তৈরি হতে হবে।
• এটার সাথে আপেক্ষিকতার কোনো সম্পর্ক নেই।
• হ্যাঁ — দ্রুতগামী মিউয়নের ক্ষয়-ঘড়ি পৃথিবীর কাঠামো থেকে ধীরে চলে, তার পর্যবেক্ষিত আয়ু এতটা বাড়ায় যে সে মাটিতে পৌঁছাতে পারে।

2 · প্রস্তুতি

1. muon-time-dilation প্রিসেট খুলে রিসেট চাপুন। মিউয়নের প্রকৃত আয়ু স্থির 2.2 µs, দ্রুতি β = 0.995।
2. লরেঞ্জ গুণক ও প্রসারিত-আয়ু রিডআউট চালু করুন।
3. প্রতিটি ট্রায়ালে মিউয়নের দ্রুতি সেট করুন এবং তার প্রসারিত (পৃথিবী-কাঠামো) আয়ু রেকর্ড করুন।

3 · ডেটা সংগ্রহ করুন

আপনার তিনটি ট্রায়ালের জন্য γ (x-অক্ষ)-এর বিপরীতে প্রসারিত আয়ু Δt (y-অক্ষ) প্লট করুন। রেখাটি কি মূলবিন্দু দিয়ে সরল?

4 · বিশ্লেষণ করুন

1. একটি ট্রায়ালের জন্য γ = 1/√(1 − β²), তারপর Δt = γ·(2.2 µs) নির্ণয় করুন। সারণির সাথে তুলনা করুন। β = 0.995 দিলে আয়ু প্রায় দশ গুণ বাড়ে — নিশ্চিত করুন।
2. সময় প্রসারণ ছাড়া, প্রায় আলোর দ্রুতিতেও 2.2 µs যথার্থ আয়ুতে একটি মিউয়ন কেবল প্রায় 660 m যেতে পারে — যেখানে বেশিরভাগ মিউয়ন জন্মায় সেই ~15 km বায়ুমণ্ডলীয় উচ্চতা থেকে অনেক দূরের। আপনার গণনা করা প্রসারিত আয়ু চিত্রটি কীভাবে বদলায় তা ব্যাখ্যা করুন।

5 · বিস্তার করুন

1. মিউয়নের নিজের প্রসঙ্গ কাঠামোতে তার আয়ু তখনও কেবল 2.2 µs — কিন্তু মিউয়ন বায়ুমণ্ডলকে “দেখে” দৈর্ঘ্য-সংকুচিত, তাই তাকে ততটা দূর যেতে হয় না। ব্যাখ্যা করুন কেন দুটি ব্যাখ্যাই (পৃথিবী-কাঠামোর সময় প্রসারণ, বা মিউয়ন-কাঠামোর দৈর্ঘ্য সংকোচন) ঠিক একই পরীক্ষামূলক ফল প্রত্যাশা করে: মিউয়নটি মাটিতে পৌঁছায়।
2. পর্বতশীর্ষ বনাম সমুদ্রপৃষ্ঠে মিউয়ন-গণনা তুলনা করা 1941 সালের রসি-হল পরীক্ষণ ছিল বিশেষ আপেক্ষিকতার সময় প্রসারণের প্রথম সরাসরি পরীক্ষামূলক নিশ্চিতকরণগুলোর একটি। দুটি ভিন্ন উচ্চতায় গণনা তুলনা করা কেন এই প্রত্যাশা পরীক্ষা করার চতুর উপায়?

এই পরীক্ষণের পেছনের পদার্থবিজ্ঞান

← পরীক্ষণে ফিরে যান