Характеристика широких атмосферных ливней с энергией 3.10\13 -3.10\14 ЭВ

• Автор: Мачавариани, Светлана Константиновна
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 c. : ил

ГЛАВА I. ТЯНЬ-ШАНЬСКАЯ КОМПЛЕКСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

ШИРОКИХ АТМОСФЕРНЫХ ЛИВНЕЙ

1.1. Основные параметры установки

1.2. Управление комплексной установкой

ГЛАВА 2. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

2.1. Отбор ливней

2.2. Определение положения оси ливня

2.3. Точность определения положения оси ливня

2.4. Определение числа частиц в ливне А/е

2.5. Спектр ливней по числу частиц

ГЛАВА 3. ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРОННО-ФОТОННОЙ КОМПОНЕНТЫ ЛИВНЯ

3.1. Определение потоков энергии электронно-фотонной компоненты ливня на разных расстояниях от
оси ШАЛ
3.2. Возможные систематические искажения пространственного распределения плотности потока энергии электронно-фотонной компоненты
3.3. Пространственное распределение потоков энергии электронно-фотонной компоненты, приходящейся на
один электрон
3.4. Оценка среднего значения энергии электронно-фотонной компоненты по всему ливню
ГЛАВА 4. ПОТОКИ ЭНЕРГИИ АДРОННОЙ КОМПОНЕНТЫ ЛИВНЯ
ГЛАВА 5. ПРОСТРАНСТВЕННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
АДРОННЫХ СТРУЙ В ЛИВНЯХ С МАЛЫМ Äf£

5.1. Выделение адронных струй
5.2. Определение энергии струи
5.3. Определение координат адронной струи
5.4. Определение координат оси ливня
5.5. Определение пространственных характеристик струй
ГЛАВА 6. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АДРОННЫХ СТРУЙ
6.1. Пространственное распределение плотности потока

адронных струй в ШАЛ с числом частиц 10 -10
6.2. Зависимость параметра < £-К> от размера ливня
6.3. Энергетический спектр адронных струй
6.4. Определение потока энергии адронной компоненты
по спектру адронных струй
6.5. Зависимость числа адронных струй от числа частиц
в ливне
6.6. Поток энергии в различных компонентах ШАЛ с i^IO^
ГЛАВА 7. МЮОННАЯ КОМПОНЕНТА ШАЛ
7.1. Параметры и принципы работы установки
7.2. Определение энергии каскада в МИК
7.3. Определение углов каскадов в МИК
7.4. Определение зенитного и азимутального углов оси
ливня
7.5. Определение числа частиц в ливне, сопровождающем мюоны
7.6. Экспериментальные результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Исследование широких атмосферных ливней (ШАЛ) со времени их обнаружения служило источником информации о характеристиках взаимодействия частиц высоких энергий. Основные экспериментальные данные о ШАЛ на уровне моря и на уровне гор / 1,2 / были получены

для ливней с числом частиц 11& 10 . Такие ливни на уровне гор
образуются первичными частицами с энергиями Е0 > 2.10^ эВ, а для

уровня моря эта энергия еще выше: Е0 > 10х эВ. Эти энергии до последнего времени более чем на два порядка превышали энергии, при которых проводилось детальное исследование характеристик взаимодействия частиц на ускорителях. В результате исследования ливней выяснилось, что многие их характеристики не могут быть объяснены в рамках тех представлений о взаимодействии частиц, которые были получены на ускорителях. В качестве примера можно привести слишком быстрое развитие ливней в атмосфере / 3 /, довольно сильную зависимость полного числа мюонов Ьу от числа электронов К1е , несовместимую со свойством масштабной инвариантности инклюзивных сечений (скейлингом) / 4,5 /, сильное расширение пространственных распределений адронов с увеличением энергии ливня, противоречившее представлениям о примерном постоянстве поперечного импульса / 6,7 / и т.д.. До настоящего времени не удалось выработать единой точки зрения на причины этих несоответствий. В качестве альтернативы обсуждаются, в основном, два варианта: изменение характеристик взаимодействия частиц при энергиях выше 10^ эВ по сравнению с наблюдаемыми при меньших энергиях / 8 /, утяжеление ядерного состава первичных космических лучей в той же области энергий / 9 /. Любой из этих выводов в случае доказательства его справедливости имел бы очень большое значение для физики элементарных частиц и для астро-

дящейся на один электрон от расстояния для Г = 34-8 м для ливней с И£= 0,8.10^ частиц, близка к той, которая получена в больших ливнях, хотя £(г) в малых ливнях в среднем на 15% меньше.
3.4. Оценка среднего значения энергии электроннофотонной компоненты по всему ливню
Для того, чтобы провести оценку средней энергии электроннофотонной компоненты во всем ливне, мы использовали следующие предположения:
1) энергия, приходящаяся на один электрон на расстоянии
Г > 73 м от оси ливня, равна 156 МэВ/эл / 27 / и не зависит от числа частиц в ливне;
2) зависимость средней энергии, приходящейся на один электрон, от расстояния до оси ливня £(Г) ~ Г4 , полученная для расстояний
I^ Г ^ 8м, справедлива до расстояний ~ 10 м. Это предположение основывается на данных, полученных в больших ливнях / 27 /.
3) Пространственное распределение потока энергии электроннофотонной компоненты на расстояниях Р = 10-70 м можно представить в виде рВэ ф(>)/Ые ~ 1~~П » гДе Г1 определяется по вычисленным значениям рЕэ / 1Ме на расстояниях Г = 10 м и Р = 73 м. Значения
на этих расстояниях вычисляются, исходя из предполагаемой средней энергии, приходящейся на один электрон, и средней плотности потока частиц,, зарегистрированной в эксперименте на этих расстояниях.
4) Плотность потока энергии электронно-фотонной компоненты рВэ £р(г) = рВэ (о.2) для расстояния 0,2 м.
5) Плотность потока энергии электронно-фотонной компоненты в интервале расстояний 0,2 ^ Г 4 1м зависит от Р так же, как и на расстояниях И г ^ 3 м.