Расчеты базы данных для оценивания энергии гигантских атмосферных ливней

• Автор: Федунин, Евгений Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Глава 1. Основные методы регистрации широких атмосферных ливней
Глава 2. Моделирование экспериментального метода восстановления
каскадных кривых
Глава 3. Пятиуровневая схема моделирования широких атмосферных
ливней ультравысоких энергий
Глава 4. Расчет откликов детекторных станций от электронов,
позитронов, фотонов и мюонов
Глава 5. Расчет энерговыделений в сцинтилляционных детекторных
станциях на электронно-фотонные ливни с энергией ниже порога
Глава 6. Оценивание энергии гигантских атмосферных ливней в рамках
5-ти уровневой схемы
Заключение
Приложение
Список литературы

Актуальность темы:
Фундаментальными задачами физики космических лучей и астрофизики
высоких энергий являются определение энергии и природы частиц первичного
космического излучения (ПКИ), характеристик взаимодействий этих частиц с
ядрами атомов воздуха, и возможных механизмов их генерации в области
энергий £>10|8эЯ. По современным представлениям наряду с традиционными
механизмами ускорения в качестве альтернативных предлагаются процессы
распадов гипотетических топологических дефектов ([1], [2], [3] и [4]) и
гипотетических сверхтяжелых частиц с массами тх > Ю22 +10 23э£ [5], а также «2ливни» от нейтрино.
Важнейшая проблема - это возможное «обрезание» спектра космических
лучей в области сверхвысоких энергий, предсказанное в 1966 году Грейзеном
[6], Зацепиным и Кузьминым [7] (эффект ГЗК). Эффект состоит в следующем.
Первичные протоны, энергия которых превышает порог (3 + 5)-10|9эВ, теряют
энергию в процессах фотоядерного рождения пионов на фотонах
микроволнового реликтового излучения. Эти взаимодействия должны привести
к резкому спаду («обрезанию») в спектре космического излучения при энергии
~6-10'9эЯ. В то же время некоторые современные экспериментальные данные
свидетельствуют о том, что такого «обрезания» не наблюдается:
зарегистрировано около 11 ливней с энергией >102ОэЯ ([8], [9], [10]). Это может
быть следствием относительной близости источников. В случае удаленных
источников можно предположить слабое нарушение лоренцевской
инвариантности [11,12] или искать другие причины для объяснения отсутствия
резкого спада спектра.
Решение этих задач может быть достигнуто на основе экспериментальных
данных, полученных при регистрации широких атмосферных ливней (ШАЛ).
Широким атмосферным ливнем называется поток вторичных частиц,
образующихся в результате прохождения частицы первичного космического
излучения (ПКИ) высокой энергии через атмосферу Земли (см. рис. 1).
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что энергетический спектр

Рисунок 1. Схема развития широкого атмосферного ливня в атмосфере и его регистрации на Якутской установке ШАЛ [13].
■ЗЇ
эксперименты на Ьаллонах и спутниках
*—і
I ► эксперименты на установках ШАЛ
■ І.» х і 1 ... . ,
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1од(Е/1 эВ)
Рисунок 2. Спектр первичного космического излучения.
частиц ПКИ описывается степенной зависимостью (см. рис. 2). События с высокими энергиями исключительно редки: на площадь 1 км2 частица с

1000 Рбоо(0)

■ р_тіп □ р_тах

|д(Е/1эВ)
Рисунок 24. Зависимость р_шіпи р_шах от энергии при со50 = О.75.
ссее
Рисунок 25. Зависимость р_тіпи р_тах от косинуса зенитного угла при
£ = 102оэВ.