Энергетический спектр и угловое распределение мюонов в области энергий 0,6 - 10 тэв

• Автор: Робакидзе, Зураб Порфирьевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Тбилиси
• Количество страниц: 128 c. : ил

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

§ 1.1. Механизмы генерации и взаимодействия

мюонов сверхвысоких энергий

§ 1.2. Энергетический спектр и угловое распределение мюонов, полученные на основании-различных моделей их генерации и взаимодействия

§ 1.3. Методы исследования спектров космических

мюонов

Глава II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

§ 2.1. Краткое описание установки

§ 2.2. Ионизационная часть

а) Усилитель и запоминающая ячейка

б) Суммирующий усилитель ряда и дискриминатор

ряда
§ 2.3. Годоскопическая часть
§ 2.4. Нейтронная часть
§ 2.5. Блок управления установкой
§ 2.6. Система опроса и регистрации
Глава III. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
§ 3.1. Анализ каскадных ливней
§ 3.2, Определение энергии электромагнитного
каскада
§ 3.3. Определение зенитного угла мюона
§ 3.4. Учет энергетических потерь мюонов при прохождении в грунте

§ 3.5. Эффективный слой генерации электромагнитного каскада
§ 3.6. Геометрический фактор установки
Глава IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ
§ 4.1. Статистические данные
§ 4.2. Энергетическое распределение мюонов
§ 4.3. Угловое распределение мюонов
Глава V. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА
§ 5.1. Энергетический спектр мюонов
§ 5.2. Угловое распределение мюонов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Изучение процессов образования и взаимодействия мюонов сверхвысоких анергий является одной из важнейших проблем физики космических лучей. Исследование этих процессов позволит решить ряд первостепенных задач, таких, как поиск процессов генерации мюонов в ядерных соударениях, определение сечения фотоадерных взаимодействий, изучение гипотетического аномального взаимодействия мюонов и т.д. Все эти задачи тесно связаны с проблемами физики элементарных частиц [I]
Еще в конце пятидесятых годов Зацепин [2,3] обратил внимание на то, что механизм генерации мюонов космических лучей ощутимо влияет на вид энергетического и углового распределения этих частиц и, поэтому, им было предложено использовать изучение этих распределений как метод, позволяющий исследовать процессы генерации мюонов. Информацию о взаимодействии мюонов с веществом можно извлечь при анализе поглощения мюонов в больших толщах грунта или воды. Из сказанного очевидно, что энергетическое и угловое распределения мюонов являются важнейшими характеристиками этих частиц.
По модели скейлинга [4+6] , согласно которой характеристики вторичных частиц при ядерных взаимодействиях зависят не от их энергии, а от отношения этой энергии к энергии первичной частицы, спектры вторичных частиц (пионов и каонов) и первичных космических лучей должны иметь один и тот же показатель степени, а спектр мюонов должен характеризоваться наличием излома в области энергии -1011 эВ, так как при Е^ Ю11 эВ вероятность

распада пионов в атмосфере падает, как с . Упомянутое укруче-ние спектра для мюонов, идущих под большими зенитными углами,

[18,42] предлагается критерий отбора ливней, основанный на том, что дцерные каскады, вызванные мюонами, отличаются от электромагнитных формой и протяженностью.
Другим критерием выделения ядерных каскадов является наличие нейтронов в таких ливнях.
В настоящей работе для отделения ядерных взаимодействий мюонов от электромагнитных используются оба критерия.
Метод разделения каскадов по форме каскадных кривых основан на сопоставлении формы экспериментальной каскадной кривой с теоретической [43]. Основой идентификации яеэлектромагнитных каскадов в ионизационном калориметре являлось аномальное развитие ливней по отношению к электромагнитной каскадной кривой. Для количественной характеристики несоответствия был использован критерий "X2 [42].
Выше было отмечено, что дополнительным критерием отделения ядерных каскадов от электромагнитных служило наличие нейтронного сопровождения каскадов. Однако, ввиду того, что нейтроны с определенной вероятностью рождаются и при электромагнитном взаимодействии и могут быть зарегистрированы, был проведен расчет вероятности регистрации нейтрона в электромагнитном каскаде для железного калориметра [44] :
л/э(Е)Н-еХр[-П(Е)ЫЧ] (3.X.I)
где П(Е) - полное число нейтронов в каскаде с энергией Е ;
Ш - эффективность регистрации нейтрона в установке; У[ - вероятность регистрации нейтрона в течение 200 мксек после появления управляющего импульса ( ^ ~ 0,8).
Расчет числа нейтронов в электромагнитном каскаде проводился