Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Калибровка методов определения энергии. ЭФК при помощи РЭК .
1. Принцип калибровки и, экспериментальная установка 8.
2 Моделирование калибровочного эксперимента. 13.
3. Определение энергии ЭФК при помощи РЭК в эксперименте "Памир". 24.
4. Метод определения энергии ЭФК, принятый в работах НИИЯФ МГУ. 30.
5.Учет эффекта перекрывания, квантов в калибровочном эксперименте. 35.
6.Результаты, полученные в калибровочном эксперименте при определении, энергии ЭФК, методами, принятыми в сотрудничестве "Памир". 28.
7. Калибровка методов определения энергии ЭФК. при помощи РЭК при энергиях более 4ТэВ .54.
8. Результаты, полученные в калибровочном о эксперименте, при определении, энергии ЭФК методом принятым в НИИЯФ МГУ. 61.
Глава 2. Сравнение различных способов определения энергии электронно-фотонных каскадов методом рентген-эмульсионных камер .
1. Влияние параметра До на определение энергии ЭФК. 71.
2. Влияние, процедуры стандартизации, на определение энергии ЭФК. 75.
3. Различные способы учета постороннего света 78.
4. Влияние неточности в определении, аппаратурной функции на величину определяемой энергии ЭФК . 84.
Глава 3. Характеристики электронно-фотонных каскадов вблизи оси ливня в свинце . 90.
1. Экспериментальные ошибки, возникающие при определении, потемнения. 97.
2. Методика введения поправок в измеренные величины потемнений. 103.
3. Обработка экспериментального материала 111
4. Построение, средних каскадных, кривых и анализ флуктуации в развитии ЭФК . 115.
5. Модель развития электронно-фотонных каскадов в. свинце вблизи, оси ливня. 126.
6. Влияние результатов, полученных в. калибровочном эксперименте на измеряемые
интенсивности потоков гамма-квантов и мюонов. 137.
Заключение.
Список литературы 146
- Определение энергии ЭФК при помощи РЭК в эксперименте "Памир".
- Калибровка методов определения энергии ЭФК. при помощи РЭК при энергиях более 4ТэВ
- Влияние неточности в определении, аппаратурной функции на величину определяемой энергии ЭФК
- Построение, средних каскадных, кривых и анализ флуктуации в развитии ЭФК
Введение к работе
В настоящее время при исследовании различных аспектов физики космических лучей широко используются рентген-эмульсионные камеры. Для исследования элементарного акта ядерного взаимодействия в об-
ласти энергий вплоть до Кг' эв действуют и создаются большие установки на г. Памире/сотрудничество Памир СССР, ПНР/ на г. Чакал-тай /Японо-Бразильская коллаборация/ на г. фуджи /Япония/ и на г. Канбала /Японо-Китайская коллаборация/. Метод регистрации при помощи рентген-эмульсионных камер тормозных квантов рожденных мюонами в свинце используется при изучении потоков мгоонов в работах /I , 2/. Рентгено-эмульсионные камеры малых размеров используются для изучения спектров первичных электронов вплоть до знергиі 10* эв, изучения энергетического спектра первичных протонов и яде] вплоть до энергий 10* эв/част. /3, 4, 5/.
Рентгено-эмульсионные камеры РЭК позволяют зарегистрировать и определить энергию электронно-фотонных каскадов, инициированных высокоэнергичными гамма-квантами или электронами. Энергия электрош фотонных каскадов (ЭФК) в РЭК определяется методом фотометрирова-ния пятен потемнения в рентгеновской пленке, и последующем переходе от измеренного потемнения к энергии, включающем в себя два этапа: I. переход от потемнения к числу вторичных электронов в круге заданного радиуса. При этом используется зависимость между потоком релятивистских частиц и образованным им потемнением в рентгеновской пленке, т.н. кривая почернения, которая изучалась в работах /6, 7/. Определенные в разных работах параметры кривой почернения не согласуются друг с другом.
2. переход от числа вторичных частиц в круге заданного радиуса к энергии ЭФК, в основе которого лежит теория электронно-фотонных ливней в осевом приближении, предложенная Пинкау и развитая в работах /8, 9/. Экспериментальная проверка осевого приближения
-2-каскадной теории проводилась на электронном пучке ускорителя во FNAl'e при энергии электронов 50, 100, 300 гев /10, II/. Было получено согласие расчетов, выполненных в осевом приближении каскадной теории в работах /8, 9/ с экспериментальными данными в пределах ~20% вплоть до энергий 300 Гэв.
Кроме того при переходе от измеренного в рентгеновской пленке потемнения к энергии ЭФК вводится ряд поправок, учитывающих как особенности конструкции самих рентген-эмульсионныхгкамер, так и конкретную методику обработки экспериментального материала. Поэтом; методы определения энергии ЭФК при помощи РЭК требуют абсолютной калибровки, устанавливающей соотношение между измеряемой в РЭК энергией ЭФК и истинной энергией.
Калибровка методов определения энергии ЭФК при помощи восстановления массы ^"-мезонов по энергиям и углам разлета гамма-квантов от его распада проводилась в работах /12, 13, 14/.
В работе японо-бразильской коллаборации /12/ в установке, состоящей из РЭК и мишени, расположенной на высоте 1.6 и над камерой, было зарегистрировано 18 пар квантов с энергиями I Тэв. Эти кванты рассматривались как продукты распада одного ^^юзона, так как в ядерной эмульсии не наблюдалось больше никаких квантов, или наблюдалось лишь несколько квантов со значительно меньшей энергией и удаленные на большое расстояние. Согласие между измеренным и рассчитанным из кинематики расстоянием между квантами в паре свидетельствовало о правильности определения энергии ЭФК с точностью "10%. В этой же работе для калибровки метода определения энергии ЭФК были использованы 69 С-струй cZ^.^10 Тэв. и nt> 4. В каждом событий выбирались 2 самых энергичных кванта и по ним определялась эффективная масса. Наличие пика в области т#о в распределении по эффективным массам свидетельствовало о правильном определении энергии квантов. Авторы не обсуждают возможное влияние фоновых событий на полученные результаты.
В Советском Союзе калибровка определения энергии ЭФК при помощи РЭК впервые была осуществлена в работе /ІЗ/. В мишенной установке, состоявшей из РЭК и углеродной мишени, расположенной ;на! расстояний; 3 м над РЭК и экспонировавшейся на высоте 3340 и над уровнем моря было зарегистрировано 18 пар и групп квантов. Авторам не удалось определить рождены ли наблюдаемые кванты в графите или в воздухе над установкой. Условием, согласно которому наблюдаемая пара квантов интерпретировалась как результат распада ^чйє-зона,являлся тот факт, что расстояние между квантами не превышало 1„лк$ 500 мкм. Эта величина соответствует максимальному расстоянию на которое могут разойтись кванты с энергиями ~ I Тэв от распада -^"-мезона. Этому условию удовлетворяло 12 событий. Авторы оценивают, что I событие может быть случайным. В обработку были включены 10 событий с Рг> 2. В двух событиях наблюдалось 3 кванта. Из них выбирались комбинации квантов по которым восстановленная масса -^-мезона совпадала в пределах 20$ с истинной. Полученные в этой работе результаты свидетельствовали, что энергия ЭФК методом РЭК не искажается с точностью 10$, а точность определения энергии ЭФК составляет 20$.
В работе /14/ также проводилась абсолютная калибровка методов определения энергии ЭФК при помощи РЭК. При этом в качестве регистрирующих слоев использовались не только рентгеновские пленки, но также и ядерные эмульсии. Как и в работе /12/ пары квантов рассматривались произошедшими от одного Тмезона в том случае, если в ядерной эмульсии с порогом регистрации в несколько раз меньшем чем порог регистрации рентгеновской пленки не наблюдалось более 2-х квантов. Всего в этой работе наблюдалось 16 событий подтвержденных как парные по ядерной эмульсии. Энергия ЭФК определялась как по рентгеновской пленке, так и по ядерной эмульсии.
-4-Б этой работе было получено значение ^т>= 124+9 Мэв при
определении энергии ЭФК по рентгеновской пленке и величина <(П7~{ 130+9)МэВ при определении энергий ЭФК по ядерной эмульсии. Величину ошибки в определении энергии ЭФК авторы оценивают ~ 39$. В перечисленных работах авторы предполагали, что наблюдаемые ими пары квантов происходили всегда от одного ^"няезона. Роль случайных комбинаций квантов произошедших от разных ^мезонов не учитывалась, в то время как в работе /14/ при соотношении между порогами регистрации ЭФК в ядерной ;эмульсии_и_в рентгеновской пленке 0.3 доля случайных событий может составить ~10#. В работе /13/ рассмотрение пары квантов как результата распада одного ^"-мезона проводилось на основании косвенных оценок. Кроме того в этих работах не учитывалось влияние эффекта перекрывания квантов, приводящего к увеличению измеренной энергии относительно истинной. Небольшая статистика событий, полученная в этих работах, также сделало необходимым проведение данного калибровочного эксперимента,
С вопросами калибровки методов определения энергии ЭФК мё-'"" мощи РЭК и проверки осевого приближения тесно связаны вопросы экспериментального изучения характеристик развития ЭФК в тяжелом веществе вблизи оси ливня. Имеющиеся в настоящее время теоретические расчеты величин флуктуации в развитии ЭФК даже в одномерном варианте каскадной теории количественно плохо согласуются друг с другом. В осевом приближении каскадной теории величины флуктуации в развитии ЭФК изучались теоретически лишь в работе /15/. В работах /16, 17/ показано, что информация о флуктуациях в величинах потемнений, вызванных как особенностями развития ЭФК, так и методическими причинами, крайне важна при изучении таких характеристик как наклоны энергетических спектров и .тенсивности одиночных компонент. В настоящее время нет эксперим. сальных результатов о форме и флуктуациях каскадных кривых, vизданных ЭФК с
-5-энергиями более 5 Тэв. Экспериментальное изучение флуктуации проведено в работах /10, II/ до энергии 300 Гэв и в работе /18/ в области энергии~1.5 Тэв.
Целью настоящей работы является калибровка методов определения энергии ЭФК при помощи РЭК и изучение развития электронно-фотонных каскадов с энергиями более 5 Тэв вблизи оси ливня.
Актуальность данной задачи определяется тем, что сведения о систематических погрешностях при определении энергии ЭФК, о характеристиках развития ЭФК в тяжелом веществе являются необходимыми при анализе широкого класса экспериментальных результатов, полученных при помощи рентгено-эмульсионных камер.
Новизна настоящей работы состоит в том, что впервые получены экспериментальные результаты о продольном развитии ЭФК в тяжелом веществе вблизи оси ливня и о флуктуациях в развитии ЭФК в области энергий ~ .15 Тэв. Впервые проведено моделирование калибровочного эксперимента. На этой основе произведена абсолютная калибровка методов определения энергии ЭФК с использованием РЭК. Статистическая обеспеченность этого результата в несколько раз превышает результаты, полученные в предыдущих работах.
Практическую ценность для экспериментов с использованием РЭК представляют выводы, полученные о точности определения энергии с использованием, одного и. нескольких регистрирующих слоев. Для сопоставления результатов, полученных при помощи РЭК в различных работах, интерес представляет количественное сравнение используемых методов в области энергий недоступной абсолютной калибровки. Характеристики продольного развития ЭФК вблизи оси ливня и их флуктуации необходимы при обработке экспериментальных данных, полученных при помощи РЭК.
Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. В первой главе содержится описание методики калибровочного экспе-
римента. Приведены основные характеристики модели элементарного взаимодействия, используемой при моделировании калибровочного эксперимента. Обсуждаются критерии отбора пар и групп квантов для цели калибровки метода РЭК. Приведены количественные данные о зависимости числа фоновых комбинаций пар квантов от величины эффективной массы. Анализируется чувствительность фоновой функции к величине пороговой энергии ЭФК, а также к величине ошибки в определении энергии. Описаны различные способы определения энергии ЭФК, При определении энергии квантов учтен эффект перекрывания квантов. Приведены результаты обработки 115 иг калибровочной камеры. Получены средние величины измеренных масс -^"-мезонов с использованием одного или нескольких регистрирующих слоев. Показано, что согласие измеренной массы і'-мезона с истинной не хуже 1% при использовании способов определения энергии принятых в Памирском сотрудничестве. Получена ошибка в определении энергии ЭФК методом РЭК. ^оказано, что ПРИ использовании методов определения энергии ЭФК, используемого в работах /17, 4/, измеренная масса >-мезона меньше истинной на 40$. Показано, что проведение калибровочного эксперимента в области энергии > 4 Тэв на установке с расстоянием до мишени ~ 5.8 м затруднено из-за недостаточного пространственного разрешения пар квантов от одного Jr -мезона. Завышение измеренной массы ^"-мезона при энергии ЭФК ^ 4 Тэв может быть объяснено методическими эффектами.
Во второй главе проводится сравнение используемых в Советских работах методов определения энергии ЭФК при помощи РЭК в интервале 2-50 Тэв. Анализируется влияние различных методических факторов на определение энергии ЭФК. Рассматривается влияние флуктуации в величине рассеянного света на точность определения энергии ЭФК.
В третьей главе содержится описание метода введения поправок в величины потемнений в зависимости от глубины развития ЭФК. По
-7-данным._, эксперимента по изучению потока мюонов получены- средние каскадные, кривые, вблизи, оси ливня в. области энергии ЭФК- 15ТэВ. . Получена зависимость, суммарных флуктуации в. величине потемнений от глубины развития ЭФК. На основе, модельных, расчетов-анализируются корреляции в. развитии ЭФК. Рассчитанные-по многомерной, мо-дели, развития ЭФК, двумерные функции, распределения, величин, потемнений сравниваются с. модельными, расчетами из работы /15/.
В заключении, представлены.основные выводы.диссертации. . Основные, результаты,.представленные к. защите.
1. Результаты, полученные, при. обработке, калибровочного экспери
мента с. использованием, модельных, расчетов,.обеспечивающих
. корректное, выделение пар квантов от одного ^"-мезона от фоновых, событий.
2. Анализ методических, погрешностей, приводящих к искажению оп
ределяемой энергии ЭФК и, сопоставление- различных, методов. опре=е
деления, энергии ЭФК в. рентгент-эмульсионных. камерах в диапазоне энергий 2-50 ТэВ.
3. Результаты, полученные, при исследовании, формы и.флуктуации
средних, каскадных, кривых, от ЭФК с энергиями 14 ТэВ, разви/-'
вающихся в. свинце вблизи, оси ливня.
Определение энергии ЭФК при помощи РЭК в эксперименте "Памир".
С вопросами калибровки методов определения энергии ЭФК мё- "" мощи РЭК и проверки осевого приближения тесно связаны вопросы экспериментального изучения характеристик развития ЭФК в тяжелом веществе вблизи оси ливня. Имеющиеся в настоящее время теоретические расчеты величин флуктуации в развитии ЭФК даже в одномерном варианте каскадной теории количественно плохо согласуются друг с другом. В осевом приближении каскадной теории величины флуктуации в развитии ЭФК изучались теоретически лишь в работе /15/. В работах /16, 17/ показано, что информация о флуктуациях в величинах потемнений, вызванных как особенностями развития ЭФК, так и методическими причинами, крайне важна при изучении таких характеристик как наклоны энергетических спектров и .тенсивности одиночных компонент. В настоящее время нет эксперим. сальных результатов о форме и флуктуациях каскадных кривых, vизданных ЭФК с энергиями более 5 Тэв. Экспериментальное изучение флуктуации проведено в работах /10, II/ до энергии 300 Гэв и в работе /18/ в области энергии 1.5 Тэв.
Целью настоящей работы является калибровка методов определения энергии ЭФК при помощи РЭК и изучение развития электронно-фотонных каскадов с энергиями более 5 Тэв вблизи оси ливня.
Актуальность данной задачи определяется тем, что сведения о систематических погрешностях при определении энергии ЭФК, о характеристиках развития ЭФК в тяжелом веществе являются необходимыми при анализе широкого класса экспериментальных результатов, полученных при помощи рентгено-эмульсионных камер.
Новизна настоящей работы состоит в том, что впервые получены экспериментальные результаты о продольном развитии ЭФК в тяжелом веществе вблизи оси ливня и о флуктуациях в развитии ЭФК в области энергий .15 Тэв. Впервые проведено моделирование калибровочного эксперимента. На этой основе произведена абсолютная калибровка методов определения энергии ЭФК с использованием РЭК. Статистическая обеспеченность этого результата в несколько раз превышает результаты, полученные в предыдущих работах.
Практическую ценность для экспериментов с использованием РЭК представляют выводы, полученные о точности определения энергии с использованием, одного и. нескольких регистрирующих слоев. Для сопоставления результатов, полученных при помощи РЭК в различных работах, интерес представляет количественное сравнение используемых методов в области энергий недоступной абсолютной калибровки. Характеристики продольного развития ЭФК вблизи оси ливня и их флуктуации необходимы при обработке экспериментальных данных, полученных при помощи РЭК.
Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. В первой главе содержится описание методики калибровочного эксперимента. Приведены основные характеристики модели элементарного взаимодействия, используемой при моделировании калибровочного эксперимента. Обсуждаются критерии отбора пар и групп квантов для цели калибровки метода РЭК. Приведены количественные данные о зависимости числа фоновых комбинаций пар квантов от величины эффективной массы. Анализируется чувствительность фоновой функции к величине пороговой энергии ЭФК, а также к величине ошибки в определении энергии. Описаны различные способы определения энергии ЭФК, При определении энергии квантов учтен эффект перекрывания квантов. Приведены результаты обработки 115 иг калибровочной камеры. Получены средние величины измеренных масс - "-мезонов с использованием одного или нескольких регистрирующих слоев. Показано, что согласие измеренной массы і -мезона с истинной не хуже 1% при использовании способов определения энергии принятых в Памирском сотрудничестве. Получена ошибка в определении энергии ЭФК методом РЭК. оказано, что ПРИ использовании методов определения энергии ЭФК, используемого в работах /17, 4/, измеренная масса -мезона меньше истинной на 40$. Показано, что проведение калибровочного эксперимента в области энергии 4 Тэв на установке с расстоянием до мишени 5.8 м затруднено из-за недостаточного пространственного разрешения пар квантов от одного Jr -мезона. Завышение измеренной массы "-мезона при энергии ЭФК 4 Тэв может быть объяснено методическими эффектами.
Во второй главе проводится сравнение используемых в Советских работах методов определения энергии ЭФК при помощи РЭК в интервале 2-50 Тэв. Анализируется влияние различных методических факторов на определение энергии ЭФК. Рассматривается влияние флуктуации в величине рассеянного света на точность определения энергии ЭФК.
В третьей главе содержится описание метода введения поправок в величины потемнений в зависимости от глубины развития ЭФК. По данным., эксперимента по изучению потока мюонов получены- средние каскадные, кривые, вблизи, оси ливня в. области энергии ЭФК- 15ТэВ. . Получена зависимость, суммарных флуктуации в. величине потемнений от глубины развития ЭФК. На основе, модельных, расчетов-анализируются корреляции в. развитии ЭФК. Рассчитанные-по многомерной, мо-дели, развития ЭФК, двумерные функции, распределения, величин, потемнений сравниваются с. модельными, расчетами из работы /15/.
В заключении, представлены.основные выводы.диссертации. . Основные, результаты,.представленные к. защите. 1. Результаты, полученные, при. обработке, калибровочного экспери мента с. использованием, модельных, расчетов,.обеспечивающих . корректное, выделение пар квантов от одного "-мезона от фоновых, событий. 2. Анализ методических, погрешностей, приводящих к искажению оп ределяемой энергии ЭФК и, сопоставление- различных, методов. опре=е деления, энергии ЭФК в. рентгент-эмульсионных. камерах в диапазоне энергий 2-50 ТэВ. 3. Результаты, полученные, при исследовании, формы и.флуктуации средних, каскадных, кривых, от ЭФК с энергиями 14 ТэВ, разви/- вающихся в. свинце вблизи, оси ливня.
Калибровка методов определения энергии ЭФК. при помощи РЭК при энергиях более 4ТэВ
Метод определения энергии ЭФК, используемый в работах / I, 2, 4 / при изучении спектра мюонов и потоков одиночных компонент в стратосфере, несколько отжчается от метода работы Памирского сотрудничества, как способом введения поправок в экспериментальный материал, так и исходными предположениями о кривой почернения рентгеновской пленки.
При подготовке эксперимента по изучению потоков мюонов начальный участок зависимости ob(n) был измерен в рентген-эмульсионной камере, содержавшей рентгеновские пленки и ядерные эмульсии и экспонировавшейся на горах в 1969 году. Проявление пленок из этой камеры проводилось в проявителе того же состава и в тех же условиях, что и дальнейшее проявление пленок из камер мюонного эксперимента. Время проявления подбиралось так, что потемнение метки от радиоактивного источника равнялось стандартному значению принятому в / 6 /. В этом эксперименте величина 6Ь&$ получилась (14.7+0.6) шшГ2.
Отметим, что условия определения параметров кривой почернения «2 -5 в экспериментах /б/ив/21/ было различно. В работе / 21 / рентгеновская пленка, по которой измерялась величина sb , лежала под ядерной эмульсией и величину измеренного потемнения следовало исправить на величину зазора, что приведет к величине Sb S - 16.
Измерение массы П мезона в работе / 13 / с использованием кривой почернения с этими параметрами привело к несмещенному значению її\в р . Для того, чтобы получить кривую почернения в более широком диапазоне Я в работе / 7 / проводилось облучение пленки пучком е на линейном ускорителе в ЙНИАН е. Рентгеновская пленка также проявлялась по стандартной методике используемой при работе с мюонными РЭК до стандартного значения потемнения метки. В этой работе со,» = 6+0.5. Авторы / 7 / объясняют получаемое раньше при облучении радиоактивным источником рентгеновской пленки в работе /6 / значение = 4 недомером величины потемнения из-за наличия рассеянного света при стандартном способе измерения. При, измерении больших плотностей с использованием ирисовой диафрагмы, которая обеспечивает равенство измерительной и осветительной щелей и устраняет рассеянный свет, авторы / 17 / получили большее значение потемнения. Данные этих измерений приведены на рис. 10;
При обработке всей экспозиции мюонного эксперимента использовалась кривая почернения с параметрами sO s = 16 и - ob& = 6. Эти же параметры кривой почернения используются при настоящей обработке калибровочного эксперимента. Метод определения энергии ЭФК по максимуму переходной кривой состоит в том, что из наблюдаемой экспериментальной зависимости SO(t) выбирается наибольшее потемнение оОноиЪ.- сопоставляется с максимумом каскадной кривой. Теоретическая зависимость Я млс ыла рассчитана с учетом влияния рассеянного света. Потемнение в круге радиуса Я рас снитывалось по формуле: где f(t) аппаратурная функция фотометра / 39 /. Смысл аппаратурной функции состоит в том, что она показывает, какая доля света от точечного источника, находящегося на расстоянии z #u3i от центра измерительной диафрагмы попадает на фотокатод ФЭУ. Для расчета зависимости )/ше (Е) с учетом аппаратурной функций нами были взяты дифференциальные функции пространственного распределения для различных глубин развития ЭФК от е е пары из работы / 21 / для Е0 - 10 ТэВ. Используя соотношение подобия рассчитывались каскадные кривые для различных энергий ЭФК. Затем каскадные кривые интерполировались и находились величины Sbm C (Е) По величине наибольшего измеренного потемнения, используя зависимость () » электронно-фотонным каскадам приписывалась энергия изм . Расчетная завимимость Е(&млке.) аппроксимируется выражением: = 4 4 1% 5 C&J Для различных размеров измерительных диафрагм, данные о коэффициентах 4t9 ЬзА) %ч приведены в табл.3.
В работе Сокольской / 17 / показано, что при определении энергии по максимуму переходной кривой поправки на проявление рентгеновской пленки, на регрессию, на наклонное падение ЭФК, на рассеяние вторичных частиц в воздушном зазоре можно вводить в величину энергии.
Влияние неточности в определении, аппаратурной функции на величину определяемой энергии ЭФК
Для анализа энергетического спектра гамма-квантов в калибровочном эксперименте был рассчитан энергетический спектр квантов возникших от одного П-мезона. Пусть спектр рожденных П-мезонов F#(E )dE =J CLE Вероятность S" мезону распасться на фотон с энергией Е . W)dE= cL
При наличии порога регистрации установкой Ело/ необходимо,чтобы у/ Ела/Ь, Еу Ею/у . Из всей области распадов остаются Е/10р Е -ЕлоьЪ&хш. образом вероятность иметь Y-квант с Е Е-2Е при требований, наблюдения сразу 2-х квантов уменьшается в---, раз. Спектр фотонов в парах будет:
На рис; Ібі приведен экспериментальный и расчетный по (9) спектр „гамма квантов. Эффективные массы, полученные по этим квантам, лежат в интервале 0-200 МэВ. Как указывалось ранее в этом интервале 70$ пар квантов являются продуктами распада одного П мезона. Спектры нормированы друг к другу в районе 5 ТэВ. Видно, что в нашем эксперименте 100$ порог регистрации значительно выше 1.5 ТэВ. Однако так как фоновая функция очень слабо зависит от порога регистрации, то в обработку были включены пары, в которых оба кванта имеют энергию 1.5 ТэВ. Прежде чем анализировать полученное экспериментальное распределение по эффективным массам,мы построили эти распределения, разбив весь экспериментальный материал на часть, которая была обработана в ФИАН е и на часть, обработанную в МГУ. Эти данные получены при использовании "многоточечного" способа определения энергии ЭФК. Распределения приводятся для радиуса измерительной диафрагмы ЯиіМ- 48 мкм. На рис.Ь17_ (а, б) представлены соответствующие распределения: а) часть обработанных в МТУ, б) часть обработанная в ФИАН е Гистограмма экспериментальное распределение. Сплошная линия нормированное по полному числу частиц распределение,полученное при моделировании эксперимента. Осуществлялась нормировка Монте-Карловского распределения к экспериментальному по полному числу зарегистрированных пар гамма-квантов и проверялось, чтобы число пар в области № ф 200 МэВ в экспериментальном и в расчетном распределении совпадали с точностью до статистической ошибки. Затем проводилось вычитание фоновой функции. При этом получалась разностная гистограмма ML - число событий в I ячейке"; ф - фоновое число событий в L ячейке. Превышение S (М%ф) - рассматривалось как вклад пар квантов от П-мезона.
Получены средние величины /?? = 132+6 и /?? = 122+10 по Данным МГУ и ФИАН. Согласие в пределах ошибок, полученных результатов, дает основание для объединения этих выборок. Большая 30%"недопроявка.рентгеновской пленки может привести к неправильному определению энергии ЭФК. Мы исключили из распределения по /Пэф события, зарегистрированные на рентгеновской пленке, проявление которой отличалось от стандартного более чем на 30$. На рис. 18; приведено распределение по эффективной массе, полученное. при многоточечном способе, определения, энергии ЭФК.
. Заштрихованная, часть, распределения, обозначает, события, зарегистрированные, на пленке, недопроявленной, более, чем на 30%. Если исключить события, зарегистрированные, на. недопроявленных, пленках то т =128МэВ Так как ограничения на проявление, не. влияет, на результат калибровочного, эксперимента,_то в дальнейшем, мы использовали, все пары квантов, зарегистрированные в РЭК.Нами. зарегис-. трировано 97 событий от распада "-мезона. Грубая, оценка,, проведенная, ранее в 1,. согласуется с этими, данными.
. На рис.19, представлены, распределения,. полученные, при вычитании фоновой, функции, для. различных, измерительных, диафрагм. Энергии ЭФК определялись, многоточечным способом..При одноточечном способе определения, энергии, получено распределение представленное. на рис. 20.. Сплошная, линия, -нормированное, по полному числу распределение искусственных, событий.
Обработка данных, калибровочного эксперимента, была, проведена для всех используемых при. обработке, экспериментальных, данных размеров измерительных, диафрагм, как для многоточечного, так и для одноточечного способа определения, энергии.
В. табл. 8. приведены данные о. величинах /Р7 и S/7? , полученные для различных измерительных, диафрагм и. различных способов определения, энергии.. Эти. данные, получены с учетом влияния, эффекта перекрывания, на энергию ЭФК.
. Описанный, выше, способ вычитания, функции.фона имеет тот недостаток, что вычитается всегда одна и та же. функция., рассчитанная при моделировании, эксперимента. В реальном, эксперименте, шри конкретной, малой, выборки, функция, фона может заметно отличаться от усредненной. Чтобы учесть возможные, флуктуации фоновой, функции мы при анализе распределений, по Л7эф применяли также метод наименьших, квадратов. Используя, распределение, искусственных,
Построение, средних каскадных, кривых и анализ флуктуации в развитии ЭФК
При пороге 4 ТэВ эта доля существенно возрастает и достигает 47$, поэтому недобор пар квантов с 1 100 мкм. существеннее скажется при пороге 4 ТэВ. Наличие ошибок в измерении энергии приводит к тому, что при завышении измеренной энергии относительно истинной, данное событий в распределении по /7?эф может дать /??эф 7 . В случае же недомера энергии ЭФКэт01с6бытие. можетіуйти под порог регистрации и будет выброшено из распределения. Поэтому распределение по эффективной массе будет несколько смещено, и значение ГЛэф - 139 вместо 135. События с расстояниями t 100 мкм имеют энергию заметно выше ло/ь и поэтому распределены симметрично относительно / 135. Если из нессиметричного распределения вычесть симметричное, то ассиметрия увеличится. Для количественной оценки этого эффекта, мы из Монте-Карловского распределения числа пар квантов от истинного П мезона исключили пары квантов с t с 100 мкг Как показано на рис. 26 это привело к смещению №эф до 150 вместо 135 МэВ. при предположении об ошибке в определении энергии ЭФК ъЕ - 0.3. При большей ошибке в определении энергии ЭФК, а именно &Е =0.4 смещение увеличится до 160 МэВ.
Этот эффект почти целиком объясняет завышение J72 , полученное при обработке данных калибровочного эксперимента многоточечным и одноточечным способом. Подчеркнем, что рассмотренные причины завышения измеренной / указывают на принципиальную невозможность значительно продвинуть калибровку метода РЭК в область больших энергий на установке с расстояниями до мишени 5 м. Использование в качестве регистрирующих слоев ядерных эмульсий может повысить пространственное разрешение, но существенно усложнит калибровочный эксперимент. Кроме того экспонирование ядерных эмульсий в течение рода в условиях Памира приводит к почти полной потери их чувствительности. Более перспективным по-видимому является использование для измерений потемнений и одновременно координат ЭФК сканирующей аппаратуры с шириной измерительной ячейки 10 мкм. Результаты,полученные в калибровочном эксперименте при определении энергии ЭФК методом, принятым в НИИЯФ МГУ. Для калибровки метода определения энергии ЭФК, используемого в работах 12,4 были отобраны пары квантов, зарегистрированные в части калибровочной установки обработанной в НИИЯФ МГУ. Фотометриро вание пятен от ЭФК проводилось на том же фотометре, на котором изменялась кривая почернения в работе / 7 /. Полная обработанная площадь составила 65 иг, а светосила 32.4 стер.м год. Всего было обработано 208 пар квантов. Способ определения энергии ЭФК описан в 4. Здесь будут приведены данные об экспериментально измеренных массах П мезона для соотношений, режимов, проявления,характери-з]ующихся_ЛГ =1. и /С =1.25 Это делается во-первых для того, чтобы проанализировать чувствительность калибровочного эксперимента к систематическому сдвигу в измеряемой энергий, а во-вторых чтобы иметь возможность сравнить настоящий эксперимент с предыдущими работами / 13, 32/, где предполагалось соштношение источников К=1. На рис. 27 представяны экспериментально полученные распределения по эффективной массе для/? изм=71 мкм при К=1 и К=1.25. Гистограмма экспериментальное распределение. Сплошная линия, от-нормированное к эксперименту по полному числу событий Монте -Карловское. распределение. В. табл. 13. приведены, величины 171 &IY) ,полученные способом вычитания фоновой, функции/, верхние цифры/ и способом аппроксимации, экспериментального, распределения выражением (40) , Эти данные, приведены., для К=1 и К=1.25. Вызывает удивление-тот факт, что уменьшение, энергии в 1.25 раз при измерениях) проведенных . с в//=119мкм? не. приводит к. уменьшению измеренной в. калибровочном эксперименте, массы "-мезона, а увеличивает.её в I.I2 раз. хотя из-за больших, ошибок точность этого результата 1.12+0 2. Для остальных, измерительных диафрагм соотношение в. величине 17? при изменении, энергии ЭФК в 1.25 раз соответствует 1.22 при Я г=42мкм и 1.29 при Я =71мкм.. Эти результаты в. пределах, ошибок, при К=1 согласуются с результатами работы /32/. полученной на данной установке.при. статистике пар квантов в 4 раза меньшей. Данные, калибровочного эксперимента указывают на то, что при определении, энергии, по максимуму переходной, кривой, принятому в работах/1,2,4/ существует занижение энергии в I.I2 раз при К±1 и в 1.4 раза при К=1.25. Такое занижение, по-видимому связано с неправильным выбором параметров, кривой почернения, а именно && =16 вместо (5 =13 как в. работе /б/.
В калибровочном эксперименте, получены ошибни в определении энергии ЭФК в 1.5 раза превышающие, ошибки,, определенные в. работах/17,16,19/. Оценки, погрешностей в определении, энергии Э$К в этих работах были, проведены, на основе анализа, флуктуации различных, факторов влияющих, на точность, определения энергии ЭФК.. Одним из них является, флуктуации, зазора в. крупномасштабных, камерах . Памирского. эксперимента.. Принятая в, настоящее, время величина зазора,.равная 500 мкм кажется заниженной.. Обеспечить сборку рентгеновской, камеры,
