Введение к работе
Актуальность темы.
За почти 40-летнюю историю адронного калориметра, начало которой было положено Н.Л.Григоровым, основные вопросы, касающиеся свойств каскадов в веществе калориметра, определяющих качество выполнения задачи прибора - измерения энергии ядерно-активных частиц высокой энергии - являлись предметом достаточно пристального изучения. Тем не менее, даже при наличии самых детальных этзетов, полученных в одной области, переход в другую область гребует проведения дополнительных исследований. В частности, экс-терименты с тестовыми пучками на ускорительных установках, где на Зольшой статистике возможно проведение калиброванных измерений, делают возможным получение чрезвычайно детальных данных о про-іольннх и поперечных свойствах каскадов. Но накопленные сведения іе в состоянии закрыть вопросы, возникающие в экспериментах по ірямой регистрации частиц частиц космических лучей высокой экер-ии. Это связано как с переходом к более высоким энергиям частиц, ак и с включением в качестве первичных частиц ядер.
Специфика этих вопросов во многом также происходит от огра-[ичений в весе и объеме приборов, свойственных этим эксперимен-ам. Неполное поглощение каскада делает актуальной информацию о іродольном развитии ливня. Достаточно грубая сегментация калори-іетра при отсутствии возможности предварительной калибровки дела-:Т не простым решение задачи определения оси каскада, где прояв-:яют себя поперечные свойства каскада. И наконец, необходимость азмещения в непосредственной близости от калориметра детекторов аряда делает крайне актуальной проблему альбедо.
Данные о свойствах каскадов в плотных средах от адронов с нергиями за I ТэВ крайне малочисленны. Данные о каскадах в кало-
риметре от ядер тяжелее протона отсутствуют. Информация о свойствах альбедо, за исключением альбедо нейтронов, полученная к настоящему времени, чрезвычайно фрагментарна.
В 1984 и 1986 г. в НИИЯФ МГУ были осуществлены эксперименты с прибором "СОКОЛ", установленным на борту спутника, по изучению потоков ядер космического излучения с энергиями 1-100 ТэВ. Установка состояла из калориметра глубиной в ~5.5 протонных пробега для измерения энергии и твердотельных черенковских детекторов, расположенных перед калориметром, для измерения заряда. Калориметр был продольно и поперечно сегментирован. Таким образом, была доступна информация о поперечных и продольных свойствах каскадов от ядер. Особую важность для эксперимента "СОКОЛ" представляля проблема воздействия альбедных частиц из калориметра на показания детекторов заряда. Понимание вышеуказанных свойств каскада, оптимальный их учет во многом определяли качество проведенных измерений. Кроме того, результаты их анализа имеют ценность для будущих экспериментов подобного типа.
Целью настоящей работы является экспериментальное и теоретическое исследовании свойств каскадов, создаваемых высокоэнергичными частицами в плотных средах, существенных при регистрации таких частиц с использованием калориметров - в первую очередь, свойств альбедо из калориметра. Работа выполнена в рамках эксперимента "СОКОЛ".
В работе решались следующие задачи:
I.Расчет альбедо от высокоэнергичных электронно-фотонных ливней, создаваемых непосредственно первичным у-квантом и возникающих в ходе развития адронного каскада.
2.Создание комплекса программ для обработки данных эксперимента "Сокол", анализ фоновых эффектов, методические расчеты,
введение поправок в результаты измерений.
3.Анализ поперечного и продольного развития каскадов от ядер в калориметре по данным эксперимента "СОКОЛ".
4.Экспериментальное исследования альбедо, регистрируемого детекторами заряда установки "СОКОЛ".
5.Моделирование сигнала, создаваемого альбедными частицами з детекторах заряда установки "СОКОЛ".
Актуальность темы диссертации состоит в том, что исчерпывающее понимание свойств каскадов в плотных средах необходимо как при проектировании приборов по регистрации адронов и ядер высокой энергии, так и при обработке результатов измерений, проведенных с их использованием.
Научная новизна и практическая ценность работы заключается в следующем:
Впервые на данных моделирования проведено детальное исследование характеристик альбедо от высокоэнергичных электронно-фотонных ливней, создаваемых в плотных средах как непосредственно первичным r-квантом, так и возникающих в ходе развития адронного каскада, и получены аппроксимационные формулы.
Впервые представлены результаты измерений продольного развития каскадов от ядер в калориметре.
Впервые представлены результаты исследования альбедо, регистрируемого твердотельными черенковскими детекторами, проведенного на основании данных измерений установкой "СОКОЛ" с привлечением моделирования.
Проведенный анализ важен для энергетических м зарядовых измерений в эксперименте "СОКОЛ", его результаты могут быть полезны при разработке будущих приборов, подобных использованному в этом эксперименте.
Вклад автора.
Личный вклад автора в эксперимент "Сокол" заключался в создании комплекса программ для обработки на ЭВМ данных эксперимента "Сокол". С помощью этого комплекса была проведена обработка эксперимента от уровня телеметрии до определения интенсивностей различных зарядовых групп. Автором был проведен анализ различных фоновых эффектов, выполнен ряд методических расчетов, введены необходимые поправки в результаты измерений.
Моделирование альбедо от электронно-фотонных ливней, создаваемых первичным у-квантом, было выполнено автором совместно с А.В.Пляшешниковым, остальные расчеты самостоятельно.
Полный список печатных работ по теме диссертации с участием автора содержит 36 наименований.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладыва лись на 19-й, 21-й и 23-й Международных, Всесоюзных 1984 и 1986 гг. и Межрегиональной 1993 г. конференциях по космическим лучам и симпозиуме в Лодзи 1988 г.
Структура и объем диссертации.
