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Ciencia, Tecnología y Educación

Measurement of the Speed and Mean Lifetime of the Muon

(Medición de la velocidad y vida media del Muón)

Juan Augusto Cabrera Padilla.

Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Circuito de la Investigación
Científica, Ciudad Universitaria, Coyoacán, 04150, Ciudad de México, México.

E-mail: jaugusto@estudiantes.fisica.unam.mx

(Recibido el 15/11/24; aceptado el 18/12/24)

Tlahuizcalli, No. 30, septiembre-diciembre 2024, Tecnológico Nacional de México-CIIDET

Resumen
Este reporte muestra los resultados de la medición de la vida media y velocidad de muónes provenientes de rayos
cósmicos. La medición de la vida media se realizó mediante la detección de los muónes con la ayuda de un centellador
conectado a un fotomultiplicador, midiendo el tiempo entre su detección y su decaimiento. Esto permitió obtener una
distribución de tiempos de decaimiento, a partir de la cual, mediante un ajuste, se obtuvieron los valores de vida media
de = (2.429 ± 0.112) y = (2.458 ± 0.113) . Para la medida de la velocidad del muón, se colocaron 2
centelladores separados por una distancia vertical variable; se midió el tiempo transcurrido entre la detección de un
muón en el centellador superior, y su detección en el centellador inferior. Se obtuvo una distribución normal de tiempos
para distintas distancias de separación verticales, y con ello, a partir del tiempo medio de cada distribución, se calculó
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un valor para la velocidad de: = 2.400 × 10 ± 1.47 × 10 / . Los resultados para la vida media son consistentes
con los valores más recientes reportados en el Review of Particle Physics (Navas, 2024), mientras que el valor obtenido
para la velocidad media de los muónes, es consistente con relatividad especial.
Palabras clave: muón, vida media, velocidad del muón, centellador, fotomultiplicador.

Abstract
This report shows the result of the measurement of the mean lifetime and speed of cosmic ray muons. Measurement was
made through the detection of muons with a scintillator coupled to a photomultiplier, measuring the time interval between
its initial detection and its decay. This allowed to get a distribution of the decay time of the muon. A curve fit to the data
yielded two values for the mean lifetime: = (2.429 ± 0.112) and = (2.458 ± 0.113) . For the measurement
of the muon’s mean speed, two scintillators were separated vertically by a variable distance. The time interval between
the muon’s detection at the upper scintillator and at the lower one was measured for different vertical separations. A
distribution of this time interval was obtained for each distance. The mean time obtained from the distribution for each
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separation, yielded a value of: = 2.400 × 10 ± 1.47 × 10 / for the mean speed. The results for the muon’s mean
lifetime are consistent with the most recent values reported at the Review of Particle Physics (Navas, 2024). Meanwhile,
the measurement of the mean speed of muons is consistent with special relativity.
Keywords: muon, mean lifetime, muon’s speed, scintillator, photomultiplier.

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Año 10 Núm. 30 septiembre-diciembre 2024 Tlahuizcalli ISSN: 2448-7260