Экспериментальное исследование анизотропии космических лучей с энергией Ео≥1018эВ

• Автор: Красильников, Алексей Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Глава 1. Якутская комплексная установка ШАЛ

1.1. Краткое описание Якутской установки

1.1.1. Описание работы электронной аппаратуры установки

1.1.2. Накопление и первичная обработка данных

1.2. Определение направлений прихода и координат оси ливней

1.2.1. Определение направления прихода ливня

1.2.2. Определение координат оси ливня

1.3. Регистрация гигантских атмосферных ливней

Глава 2. Методы анализа

2.1. Гармонический анализ

2.2. Карта равных экспозиций и оценка интенсивности ШАЛ

от разных областей небесной сферы
2.3. Дифференциальный энергетический спектр различных областей
небесной сферы
2.4. Основные факторы, искажающие величину наблюдаемой
анизотропии
2.4.1. Эффект ограниченной статистики в наблюдаемом распределении космических лучей сверхвысоких энергий
2.4.2. Влияние условий наблюдения небесной сферы установкой и вариации частоты событий ШАЛ
2.5. Применение вейвлет-анализа для исследования распределения
направлений прихода ШАЛ

Глава 3. Полученные результаты и их обсуждение
3.1. Обсуждение результатов по гармоническому анализу
3.2. Оценка доли анизотропной галактической компоненты космических лучей
3.3. Результаты двумерного анализа
3.4. Результаты применения вейвлет-анализа
I 3.5. Вероятные источники космических лучей сверхвысоких
энергий
Заключение
Список использованной литературы

Исследование анизотропии космических лучей сверхвысоких энергий (КЛ СВЭ) тесно связано с проблемой их происхождения, с поиском источников, генерирующих частицы таких энергий. Поиск источников космических лучей подразумевает локализацию направления преимущественного прихода частиц сверхвысокой энергии, в какой части Галактики (или за ее пределами) рождаются космические лучи предельно высоких энергий. Несмотря на ясность цели эта задача довольно сложна и трудна, поскольку направление прихода заряженных
частиц (протонов и ядер) зависит не только от местоположения самого источника, а в сильной степени обусловлено величиной и структурой магнитных полей межзвездной среды, где распространяются эти частицы. Несмотря на достижения, полученные в области сверхвысоких энергий по части эксперимента и расчетов, до сих пор неясна сама природа частиц таких энергий. Детально не прояснена структура магнитных полей в Галактике и за ее пределами. До сих пор неизвестно, существует ли реально анизотропия в космических лучах при сверхвысоких энергиях, или это проявление различных искажающих и методических эффектов. Нет согласия в выводах разных экспериментов по исследованию направлений прихода частиц сверхвысоких энергий, подтверждающих результаты, полученные одной отдельной группой. Это относится и к рассматриваемым энергетическим интервалам, и к выделенным астрофизическим объектам, с которыми связывают найденную анизотропию.
Частицы сверхвысоких энергий регистрируют по создаваемым в атмосфере широким ливням (ШАЛ). Спектр космических лучей СВЭ имеет круто падающий с ростом энергии вид и поэтому статистика в этой области по ливням бедна и требует длительного наблюдения.
2.4. Основные факторы, искажающие величину наблюдаемой анизотропии
2.4.1 Эффект ограниченной статистики в наблюдаемом распределении космических лучей сверхвысоких энергий.
Частицы первичного космического излучения, приходящие на Землю, проявляют высокую степень изотропии направлений прихода [4,5]: лишь при самых высоких энергиях Е > 1017 эВ имеются указания [6, 14, 19-21, 25-27] на увеличение анизотропии первичного космического излучения. В этой области энергий статистика наблюдения частиц космических лучей мала, поэтому трудно надежно выделить проявления анизотропии на фоне маскирующих статистических эффектов. Однако наблюдаемый рост амплитуды анизотропии с увеличением энергии первичных частиц, приблизительное совпадение результатов наблюдений разных авторов [25-27], наконец, величина амплитуды анизотропии, достигающая при энергиях ~ 1019 эВ десятков процентов, - все это побуждает обсуждать данные об анизотропии космических лучей при сверхвысоких энергиях. При этом не учитывается, что любой ряд случайных событий будет иметь максимум в каком-либо интервале и что относительный случайный избыток числа событий в таком интервале тем больше, чем меньше он статистически обеспечен.
Отрицательный результат в поиске анизотропии космических лучей при сверхвысоких энергиях побудил обратиться к методу Монте-Карло для моделирования измеряемых величин и вычисления вероятности реализации случайной анизотропии при исходном изотропном распределении.
Применительно к гармоническому анализу суть его заключается в том, чтобы разыграть 14; частиц из равномерного распределения по прямым