En física , el metro equivalente de agua (a menudo mwe o mwe ) es una medida estándar de atenuación de los rayos cósmicos en laboratorios subterráneos . Un laboratorio a una profundidad de 1000 mwe está protegido de los rayos cósmicos de manera equivalente a un laboratorio a 1000 m (3300 pies) debajo de la superficie de una masa de agua. Debido a que los laboratorios a la misma profundidad (en metros) pueden tener niveles muy variados de penetración de rayos cósmicos, el mwe proporciona una manera conveniente y consistente de comparar los niveles de rayos cósmicos en diferentes ubicaciones subterráneas. [1]
La atenuación de los rayos cósmicos depende de la densidad del material de la sobrecarga , por lo que mwe se define como el producto de la profundidad y la densidad (también conocida como profundidad de interacción). Porque la densidad del agua es1 g/cm 3 , 1 m (100 cm) de agua da una profundidad de interacción de 1 hectogramo por centímetro cuadrado (100 g/cm 2 ). Algunas publicaciones utilizan hg/cm 2 en lugar de mwe, aunque las dos unidades son equivalentes. [2]
Por ejemplo, la Planta Piloto de Aislamiento de Residuos , ubicada a 660 m (2170 pies) de profundidad en una formación salina , logra un blindaje de 1585 mwe. La mina Soudan , a 713 m (2339 pies) de profundidad, es solo un 8% más profunda, pero debido a que se encuentra en una roca más densa y rica en hierro, logra un blindaje de 2100 mwe, un 32% más.
Otro factor que se debe tener en cuenta es la forma de la sobrecarga. Si bien algunos laboratorios están ubicados debajo de una superficie plana, muchos están ubicados en túneles en las montañas. Por lo tanto, la distancia a la superficie en direcciones distintas a la vertical es menor de lo que sería suponiendo una superficie plana. Esto puede aumentar el flujo de muones en un factor de4 ± 2 . [3]
La conversión habitual entre mwe y el flujo total de muones la dan Mei y Hime: [4]
donde es la profundidad en mwe y es el flujo total de muones por cm 2 ⋅s. (El primer término domina para profundidades hasta 1681,5 mwe; por debajo de eso, domina el segundo término. Así, para grandes profundidades, el factor de 4 mencionado anteriormente corresponde a una diferencia de 698 ln 4 ≈ 968 mwe)
Además de en mwe, la profundidad de los laboratorios subterráneos también se puede medir en metros de roca estándar. Se define que la roca estándar tiene un número de masa A = 22, un número atómico Z = 11 y una densidad de 2,65 g/cm 3 (43,4 g/cu in). [5] Debido a que la mayoría de los laboratorios están bajo tierra y no bajo el agua, la profundidad en la roca estándar suele estar más cerca de la profundidad subterránea real del laboratorio.
Existen laboratorios subterráneos a profundidades que van desde justo debajo del nivel del suelo hasta aproximadamente 6000 mwe en SNOLAB [4] y 6700 mwe en el Laboratorio Subterráneo de Jinping en China. [6]
Un estudio de los flujos de muones en diferentes ubicaciones de laboratorio situados debajo de montañas y debajo de pozos de minas indicó que el primero es generalmente un factor de (4 ± 2) mayor que el segundo con la misma sobrecarga vertical.
