Планирование эксперимента на системе атмосферных черенковских телескопов

• Автор: Бугаёв, Вячеслав Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 105 с. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1 Атмосферная черенковская техника регистрации 7-излучения
1.1 Место атмосферной черенковской техники регистрации в
7-астрономических наблюдениях
1.1.1 Подходы к регистрации космического 7-излучения .
1.1.2 Параметры черенковского образа
1.2 Моделирование развития ШАЛ и откликов АЧТ
1.2.1 Об алгоритмах кода «Алтай»
1.2.2 Структура входных данных кода «Алтай»
1.2.3 Достоверность вычислений
1.3 Определение параметров ШАЛ посредством техники АЧТ .
1.4 Эффективная площадь регистрации и скорость счета ШАЛ
1.5 Методы дискриминации ШАЛ от ПКИ
1.5.1 Параметры образа, используемые при дискриминации
1.5.2 Многомерные стратегии
1.6 Выводы к Главе
2 Использование флуктуаций черенковского образа для подавления фона ПКИ
2.1 Флуктуации в черенковском образе и метод у2
2.2 Банки событий
2.3 Определение прицельного параметра ШАЛ
2.4 Отбор по масштабированной ширине
2.5 Эффективность метода у
2.6 Выводы к Главе

3 Применение систем АЧТ для изучения массового состава

3.1 Моделирование
3.2 Оптимизация архитектуры АЧТ
3.3 Статистика регистрируемых событий
3.4 Параметры черепковского образа
3.5 Параметры атмосферного ливня
3.6 Разделение атмосферных ливней
3.7 Выводы к Главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы
Попадающее в атмосферу Земли космическое излучение высокой энергии (протоны, ядра, электроны, нейтрино, 7-кванты и т.д.) несет ценную информацию о химическом составе породивших его астрономических объектов, о процессах происходящих в этих объектах, а также о свойствах среды, в которой излучение распространялось [1-8]. Особенный интерес представляет регистрация нейтральных частиц таких, как 7-кванты и нейтрино, поскольку они не отклоняются магнитным полем и позволяют, таким образом, локализовать положение излучающих объектов.
Первые успехи 7-астрономии были связаны с прямыми методами регистрации с помощью детекторов, находящихся на спутниках или воздушных шарах [9,10]. Однако ограниченная площадь регистрации таких детекторов 5ец < 1 м2 [11,12] не обеспечивает достаточной статистики для наблюдений в интервале энергий > 30 ГэВ [13,14]. Решение проблемы малой площади регистрации было найдено благодаря проведению экспериментов наземного базирования, в которых космические 7-кванты регистрируются по вторичным процессам, инициированными ими в атмосфере. В отличие от детекторов, используемых на спутниках, наземные эксперименты обеспечивают на несколько порядков большую эффективную площадь регистрации событий [13-16].
Основные успехи регистрации 7-излучения сверхвысокой энергии (> 30 ГэВ) связаны с использованием техники атмосферных черенков-ских телескопов, регистрирующих двумерный черенковский образ поро-

Принимая во внимание очевидные соотношения

Г СО ГСО
/ Зу(Е)1у(Е) <1Е, Агст = гАП 3<р(Е)1а(Е)(1Е, (1.11)

а также предполагая степенной характер зависимости от энергии вели-
чин /7 и 1С
ЦЕ) = АуЕ~ъ, преобразуем (1.10) к виду

1сг(Е) — АСТЕ

5Т£Г71 йЕ

(1.12)
(1.13)
(1.14)
При заданном значении <5 соотношение (1.13) позволяет определить время наблюдений, необходимое для надежной регистрации у-источника заданной интенсивности, а также наименьшую интенсивность у-источника, который может быть обнаружен за фиксированное время наблюдений.
Из формулы (1.13) видны основные пути увеличения чувствительности у-астрономического эксперимента сверхвысокой энергии. Это увеличение времени наблюдения г, уменьшение телесного угла обзора ДП, а также увеличение параметра Б за счет изменения соотношения между эффективными площадями регистрации 57, 5(-^. Кроме этого, увеличение параметра В может быть достигнуто применением критериев «мягкого» отбора событий по параметрам двумерного черенковского образа.
Основной количественной характеристикой успешности применения критериев «мягкого» отбора является эффективность дискриминации фоновых ливней г]. Величина у определяется как отношение значений параметра <3 (или, что тоже самое, £>), соответствующих случаям после (<3, В) и до Б) применения «мягкого» отбора:

(1.15)
Существует еше один способ определения эффективности дискриминации ц, удобный при расчетах этой величины методом Монте-Карло.