Космические лучи сверхвысоких энергий: состав и проблема источников

• Автор: Троицкий, Сергей Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 300 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Состав первичных космических частиц сверхвысоких энергий '

§ 1 Пособытийное исследование состава первичных частиц

1.1 Метод пособытийного анализа малых выборок

1.2 Ограничения на долю фотонов в первичных космических частицах сверхвысоких энергий

1.3 Адронная компонента первичных космических частиц сверхвысоких энергий

§ 2 Особенности фотонных ливней

2.1 Моделирование развития ливней и искусственные

флуктуации
2.2 Отличия в развитии фотонных и адронных ливней
2.3 Чувствительность различных экспериментов к фотонной комцоненте
Глава 2. Астрономия сверхвысоких энергий
§ 1 Физические условия в потенциальных ускорителях космических лучей сверхвысоких энергий
1.1 Общие ограничения из геометрии и излучения
1.2 Магнитные поля в конкретных источниках
1.3 Выводы: диаграмма Хилласа с учетом новых данных
и радиационных потерь
§ 2 Сопутствующее излучение нейтрино и фотонов высоких
энергий

2.1 Вторичные потоки нейтрино от оптически толстых
источников
2.2 Электрон-фотонные каскады и протяженные гамма-
источники
§ 3 Глобальное распределение направлений прихода космических лучей наивысших энергий
3.1 Ожидаемое распределение для астрофизических источников
3.2 Ожидаемое распределение для сценария сверхтяже-
лой темной материи
3.3 Перспектива изучения глобальной анизотропии в будущих космических экспериментах
3.4 Глобальная анизотропия в результатах наземных экспериментов
§ 4 Кластеризация направлений прихода и влияние магнитного
поля Галактики
4.1 Модели галактического магнитного поля
4.2 Магнитное поле Галактики и кластеры направлений
прихода
Глава 3. Корреляции направлений прихода космических лучей с их потенциальными астрофизическими источниками
§ 1 Метод корреляций с источниками
1.1 Описание метода
1.2 Пример применения метода в гамма-астрономии
§ 2 Сравнительное исследование корреляций с различными классами источников
2.1 Классы возможных источников

2.2 Результаты сравнительного исследования
§ 3 Корреляции событий, зарегистрированных экспериментом
AGASA и Якутской установкой, с гамма-источниками
§ 4 Centaurus А как возможный источник части космических
лучей самых высоких энергий
4.1 Физические условия для ускорения частиц в различных частях радиогалактики Сеп А
4.2 Направления прихода событий и Сеп А
Глава 4. Нейтральные частицы от лацертид, аксионоподобные частицы и гамма-астрономия
§ 1 Корреляции с лацертидами на малых углах
1.1 Результаты корреляционного анализа данных стереоскопического эксперимента HiRes
1.2 Ожидаемая величина эффекта в данных других экспериментов
1.3 Свойства коррелирующих лацертид
§ 2 Смешивание фотонов с аксионоподобными частицами и
распространение нейтральных частиц на большие расстояния221
2.1 Аксион-фотонное смешивание в астрофизических источниках
2.2 Объяснение наблюдения нейтральных частиц от удаленных источников
Заключение
Приложение А. Обозначения и вспомогательные формулы, используемые в главе
Приложение Б. Построение функции распределения источников по

зенитным углам может привести к значительному увеличению разброса значений наблюдаемых, различающих частицы разных типов. Различные зенитные углы соответствуют различной эффективной глубине атмосферы, и, как следствие, регистрируемые наземным детектором ШАЛ находятся на разных стадиях развития и могут иметь довольно сильно отличающиеся значения наблюдаемых величин, имея одинаковые энергии и тип первичной частицы. Более того, магнитное поле Земли вносит азимутальную зависимость для ливней, вызванных первичными фотонами с энергиями Е > 5 1019 эВ [94] и для сильно наклонных ливней, вызванных сильновзаимодействующими первичными частицами [95, 96]. Флуоресцентные детекторы, наблюдающие путь прохождения ливня сквозь атмосферу, также регистрируют ливни с разных направлений прихода по-разному, в частности, с разными экспериментальными ошибками. Таким образом, моделирование искусственных ливней для каждого наблюдаемого события может существенно улучшить точность определения химического состава.
1.1 Метод пособытийного анализа малых выборок. Основные составляющие нашего метода — моделирование искусственных ливней для каждого индивидуального события и отбор искусственных ливней по значениям наблюдаемых величин, восстановленных с применением процедуры, используемой в эксперименте. Проведение моделирования для индивидуальных событий (без отбора по реконструированным значениям наблюдаемых) использовалось также в [31, 97, 98].
Два класса наблюдаемых. В экспериментах из показаний детекторов могут быть извлечены различные наблюдаемые, многие из которых взаимозависимы. Для наших целей мы разделяем наблюдаемые