Глубоководный нейтринный телескоп НТ-200 : Первые результаты

• Автор: Кузьмичев, Леонид Александрович
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 245 с. : ил

Содержание
Введение
Глава 1.Нейтринные телескопы в естественных средах: современное состояние, перспективы и

физическая проблематика

1.1. Глубоководные и подледные нейтринные телескопы

(существующие и проектируемые)

1.1.1. AMANDA

1.1.2. ANTARES

1.1.3. NESTOR

1.2. Основные направления исследований на нейтринных

телескопах
1.2.1. Механизмы генерации нейтрино высоких энергий
1.2.2. Диффузный поток нейтрино сверхвысоких энергий
1.2.3. Поиск событий от гамма-всплесков
1.2.4. Поиск нейтрино от аннигиляции слабовзаимодействующих массивных частиц
1.2.5. Поиск экзотических частиц ( магнитные монополи,
Q - шары, кварковые самородки)
Глава 2. Особенности регистрации событий
в глубоководных установках
2.1. Оптические свойства байкальской воды
2.2. Свечение воды озера
2.3. О скорости распространения света в воде
2.4. Излучение Вавилова - Черенкова
2.5. Регистрация мюонов
2.6. Регистрация каскадных ливней

Глава 3. Байкальский нейтринный телескоп НТ—
3.1.Краткое описание установки
3.2.Глубоководные модули
3.3. Акустическая система определения положения гирлянд
3.4. Электронные системы НТ-
3.4.1. Общая функциональная схема телескопа
3.4.2. Оптический модуль и фотоприемник Квазар -
3.4.3. Системный модуль
3.4.4. Блок электроники гирлянды
3.4.5. Блок электроники детектора
3.4.6. Система передачи данных
3.4.7. Система управления
3.4.8. Береговой центр приема информации
3.5. Система калибровок телескопа
3.5.1. Калибровка временной шкалы измерительного канала
3.5.2. Калибровка системы измерения амплитуды
3.5.3. Калибровка телескопа с помощью лазерных источников света
3.5.4. Оценка скорости распространения светового сигнала в воде
3.6. Анализ поправок во временные измерения
Глава 4. Черенковская установка ШАЛ для совместной
работы с НТ-
4.1. Введение
4.2. Оптический пункт регистрации
4.2.1. Высоковольтные источники
4.2.2. Делитель и предусилитель
4.3. Центральная электронная система
4.3.1. Усилители-разветвители
4.3.2. Формирователи со следящим порогом
4.3.3. Измерение временных интервалов
4.3.4. Измерение зарядов сигналов
4.3.5. Блок выработки триггера ШАЛ
4.3.6. Система привязки к событиям глубоководной установки
4.4. Угловое разрешение черенковской установки ШАЛ,
краткий обзор экспериментальных результатов

Глава 5. Первичный анализ экспериментальных данных и методические вопросы восстановления траектории мюонов
5.1.Краткое описание программы моделирования
событий в установке
5.2. Сравнение первичных экспериментальных данных
с результатами моделирования
5.2.1. Темпы счета установки и отдельных каналов
5.2.2. Амплитудные распределения
5.2.3. Распределение разностей времен срабатывания каналов при регистрации атмосферных мюонов
5.2.4. Распределение событий по множественности
сработавших каналов
5.3. Реконструкция траектории одиночного мюона
5.3.1. Алгоритм полной реконструкции траектории мюона
5.3.2. Критерии качества восстановления траектории
5.4. Оценка углового разрешения телескопа по данным совместной
работы с черенковской установкой ШАЛ.
5.4.1. Моделирование отклика нейтринного телескопа на совместные с установкой ШАЛ события
5.4.2. Реконструкция совместных событий
5.5. Зенитно-угловое распределение мюонов на глубине телескопа
Глава 6. Первые физические результаты,
полученные на установке НТ-
6.1. Краткая характеристика качества работы телескопа за
первые годы эксплуатации
6.2. Поиск релятивистских магнитных монополей
6.2.1. Черепковское излучение от магнитного монополя в воде
6.2.2. Критерии выделения сигналов от релятивистского монополя
6.2.3. Предел на поток релятивистских монополей
по данным НТ-

будет лежать в интервале:
Е2Ф„ = (10-5 — 1СГ7) ГэВ см-2 сек-1 стер-1 (1-27)
Отметим, что нижняя граница приведенного интервала совпадает с потоком, предсказанным в работе [58].
В принципе поиск гамма-вплесков в нейтринных телескопах можно проводить, регистрируя мюоны от ШАЛ. Соответствующие оценки для установок AMANDA и НТ-200 приводятся в работах [62,63]. В настоящее время можно вполне определенно утверждать, что этот способ поиска гамма-всплесков менее чувствительный, чем поиск нейтринных событий. Так в работе [63] предсказывалось, что в НТ-200 можно наблюдать 1-2 события в год при равномерном по г распределении источников гамма-всплесков. Установка Milagrito при использованных предположениях должна была бы наблюдать около 100 событий в год ( во время написания работы [63] данные Milagrito не были опубликованы), что находится в разительном противоречии с реальным темпом регистрации событий от гамма-всплесков установкой Milagrito.
1.2.4. Поиск нейтрино от аннигиляции слабовзаимодействующих массивных частиц .
Существование темной материи во Вселенной обсуждается достаточно давно в связи с проблемой образования галактик и объяснения ряда других астрофизических явлений ( галактические ротационные кривые, динамическая масса скоплений галактик) [64]. Теория нуклеосинтеза в ранней Вселенной [65] дает ограничение на плотность барионов и тем самым косвенно указывает на наличие небарионной темной материи. Существенное уточнение доли небарионной темной материи достигнуто в последнее время из анализа данных экспериментов Boomerang [66] и MAXIMA [67], изучающих угловое распределение температуры реликтового излучения, и из изучения зависимости светимости сверхновых первого рода от красного смещения [68]. Полная плотность материи равна критической плотности ( pcr = 3H2/8nG, Н - постоянная Хаббла, G -гравитационная постоянная) с точностью около 20% в хорошем согласии с теорией инфляционной Вселенной. Барионы вносят примерно 0.02/Л2 в полную плотность ( h ~ 0.6 — 0.7, параметр h входит в оценку плотности из-за неопределенности в измерении постоянной Хаббла), примерно