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Avances Diseño y calibración de un telescopio de muones híbrido para estudios vulcanológicos. Design and calibration of a hybrid muon telescope for vulcanological studies (Jesús Peña-Rodríguez - Doctorado en Física)

7 Sep 2020, 14:20
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Description

MuTe (Muon Telescope) es un telescopio híbrido de muones que se utiliza para obtener imágenes de la densidad de los volcanes mediante mediciones de la atenuación del flujo de muones atmosféricos en función de la cantidad de roca que se cruza en diferentes ángulos. El detector se colocará en uno de los volcanes más peligrosos de Colombia, el volcán Cerro Machín, situado en el suroeste de Colombia. El hodóscopo MuTe reconstruye 3841 direcciones diferentes alcanzando una resolución angular de 32 mrad para una distancia entre paneles de 2,5 m. El MuTe tiene una resolución espacial de ~25,6 m asumiendo una distancia de 800 m al volcán.

Teniendo en cuenta que la muografía sufre de contaminación de diferentes fuentes físicas como muones ascendentes, muones dispersos, partículas del componente blando de las Duchas de Aire Extendidas (EAS) y partículas que llegan simultáneamente, el MuTe incorpora dos sistemas de identificación de partículas, un detector Cherenkov de agua (WCD) y un sistema de Tiempo de Vuelo para filtrar tales eventos falsos. El WCD mide la pérdida de energía (> 50 MeV) de las partículas detectadas (muones o fondo) permitiéndonos diferenciar los eventos de muones individuales, electrones/positrones y multipartículas. Por otro lado, usando mediciones de ToF (~50 ps de resolución), Mute es capaz de estimar el momento de los muones detectados estableciendo un umbral de energía para reducir la contribución de fondo de los muones dispersos. Adicionalmente, los muones que vienen hacia arriba son filtrados usando la dirección de llegada de las partículas detectadas, lo cual es determinado también por el sistema ToF.

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MuTe (for Muon Telescope) is a hybrid muon telescope used for density imaging of volcanos by means of measurements of the atmospheric muon flux attenuation depending on the amount of rock crossed at different angles. The detector will be placed at one of the most dangerous volcanoes in Colombia, the Cerro Machin volcano, located in the South-West of Colombia. MuTe hodoscope reconstructs 3841 different directions reaching an angular resolution of 32 mrad for an inter-panel distance of 2.5 m. The MuTe has a spatial resolution of ~25.6 m assuming an 800 m distance to the volcano.

Taking into account muography suffers of contamination from different physical sources such as upward coming muons, scattered muons, particles of the soft component of Extended Air Showers (EAS) and particles arriving simultaneously, MuTe incorporates two particle identification systems, a water Cherenkov detector (WCD) and a Time-of-Flight system in order to filter such fake events. The WCD measures the energy loss (> 50 MeV) of the detected particles (muons or background) allowing us to differentiate single muons, electrons/positrons, and multiparticle events. On the other hand, using ToF measurements (~50 ps resolution), Mute is able to estimate the momentum of detected muons establishing an energy threshold for reducing the background contribution of scattered muons. Additionally, upward coming muons are filtered using the arrival direction of detected particles which is determined also by the ToF system.

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