Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Широкие атмосферные ливни от космических лучей с энергией 10/17 - 10/20 ЭВ Ефимов Никодим Николаевич

Широкие атмосферные ливни от космических лучей с энергией 10/17 - 10/20 ЭВ
<
Широкие атмосферные ливни от космических лучей с энергией 10/17 - 10/20 ЭВ Широкие атмосферные ливни от космических лучей с энергией 10/17 - 10/20 ЭВ Широкие атмосферные ливни от космических лучей с энергией 10/17 - 10/20 ЭВ Широкие атмосферные ливни от космических лучей с энергией 10/17 - 10/20 ЭВ Широкие атмосферные ливни от космических лучей с энергией 10/17 - 10/20 ЭВ Широкие атмосферные ливни от космических лучей с энергией 10/17 - 10/20 ЭВ Широкие атмосферные ливни от космических лучей с энергией 10/17 - 10/20 ЭВ Широкие атмосферные ливни от космических лучей с энергией 10/17 - 10/20 ЭВ
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Ефимов Никодим Николаевич. Широкие атмосферные ливни от космических лучей с энергией 10/17 - 10/20 ЭВ : ил РГБ ОД 71:85-1/294

Содержание к диссертации

Введение

1. Якутская комплексная установка ШАЛ 14

1.1.Назначение установки 14

1.2. Общие сведения об установке 17

1.3. Этапы создания и дальнейшего развития установки...21

1.4. Логика работы установки 24

1.5. Амплитудные измерения 27

1.6. Сцинтиляционные детекторы 33

1.6.1. Сцинтиляционный счетчик основных станций наблюдения 34

1.6.2. Спектры плотностей и калибровка по ним сцинтиляционных детекторов 36

1.7. Детекторы черенковского излучения 41

1.7.1. Основные детекторы плотностей черенковс-кого излучения 41

1.7.2. Абсолютная калибровка детекторов черенковского излучения 46

1.7.3. Детекторы формы импульса черенковского излучения ШАЛ 49

I..7.4. Большой оптический детектор 51

1.8. Детекторы мюонов с j*** I ГэВ и ^ 0,7 ГэВ 54

1.8.1. Основные параметры мюонных детекторов 54

1.8.2. Сцинтиляционные счетчики. Амплитудные измерения... 56

1.8.3. Логика измерений. Контроль и калибровка...57

1.9. Электроника пунктов наблюдения. 58

1.10. Помехоустойчивая система передачи информации по воздушной линии связи 64

1.11. Центральные регистраторы 65

1.12. Контроль за работой установки 71

2. Методические вопросы обработки и анализа экспериментальных данных . 74

2.1. Измерение плотности потока частиц сцинтиляцион-ными детекторами 75

2.2. Классификация ливней 83

2.3. Определение индивидуальных параметров ливней 90

2.4. Моделирование измерений индивидуальных параметров ливней 94

2.5. Отбор ливней по эффективности регистрации 104

3. Заряженная компонента ШАЛ cEQ> Пг эВ 107

3.1. Методические вопросы исследования ФПР заряженных частиц Л07

3.1.1. Методы индивидуальной и средней ФПР III

3.1.2. Критерии отбора ливней для исследования ФПР... 115

3.1.3. Процедура построения ФПР 118

3.1.4. Организация обработки и анализа ливней на ЭВМ. 121

3.2. Моделирование измерений ФПР 124

3.3. Результаты измерений ФПР заряженных частиц . 131

3.3.1. Средние ФПР .131

3.3.2. Зависимость средней ФПР от мощности ливня и зенитного угла ...> 136

3.3.3. Средние ФПР ливней cEQ? Ю19 эВ 141

3.3.4. Учет вклада мюонов в ФПР заряженных частиц 146

3.3.5. Флуктуации ФПР... 149

3.4. Сравнение полученных результатов с другими экспериментами и расчетами. 151

3.4.1. Сравнение с другими экспериментами. 151

3.4.2. Сравнение с модельными расчетами. 159

4. Черенковское излучение ШАЛ cEQ> 10 эВ Л65

4.1. Отбор ливней для анализа плотности потока чёрен-ковского излучения... 165

4.2. Методика обработки экспериментальных данных для построения ФПР черенковского излучения 168

4.3. Средние ФПР черенковского излучения ШАЛ. 173

4.4* Зависимость ФПР от EQ и 9 177

4.5. Анализ искажений ФПР 180

4.6. Полный поток черенковского излучения ШАЛ 183

4.7. Сравнение полученных результатов с другими экспериментами и расчетами 187

4.8. Спектр плотностей черенковских фотонов и связь его с прозрачностью атмосферы. 193

5. Мюоны с энергией в составе ШАЛ 2ФІ

5.1. Отбор ливней для анализа мюонной компоненты 201

5.2. Средняя ФПР мюонов в ливнях с Е0> 10 эВ 201

5.3. Полное число мюонов и зависимость его от /Vs ,

в и Е0 208

5.4. Доля мюонов в ШАЛ 214

5.5. Сравнение с другими, экспершлентамж и расчетами... 218

6. Энергия первичной частицы и ее связь с основными параметрами ливня 223

6.1. Определение Е0 методом "калометрпрования" 223

6.1.1. Энергия, рассеянная электромагнитной компонентой в атмосфере 224

6.1.2. Энергия электромагнитной компоненты низке уровня наблюдения 227

6.1.3. Другие компоненты Е0 и общий баланс энергии 229

6.2. Связь Е0 с экспериментально определяемыми параметрами ливня 234

6.3. Сравнение энергетических калибровок разных установок ШАЛ 237

7. Продольное развитие ШАЛ сЕ0> 10 эВ 242

7.1. Спектры ШАЛ под разными зенитными углами 242

7.1.1. Методические вопросы построения спектров ШАЛ 242

7.1.2. Спектры ШАЛ под разными в и пробеги поглощения 246

7.2. Феноменологическая картина развития ШАЛ в атмосфере 255

7.2.1. Развитие ШАЛ с Ео>10 эВ вблизи уровня моря 255

7.2.2. Глубина максимума развития ливня в атмос фере и ее зависимость от Ел 263

7.3. Экспериментальные данные о ШАЛ с EQ>I0 эВ

и модели элементарного акта 272

8. Оценки состава космических лучей при Ео>10 эВ и максимально регистрируемые энергии космических лучей... 290

8.1. Флуктуации глубины максимума ливня и ядерный состав первичного излучения с Е0 >10 эВ 290

8.2. Флуктуации числа мюонов в ШАЛ и ядерный состав первичного излучения 297

8.3. Оценка величины потока 2Ґ -квантов с EQ>Kr эВ 303

8.4. Максимальные регистрируемые энергии космических лучей .307

Заключение 315

Литература

Введение к работе

Исследования по физике частиц предельно высоких энергий (10 -Юси эВ) за последнее десятилетие получили быстрое развитие. Это было стимулировано, как расширением наших знаний в области астрофизики, например, открытием реликтового излучения, исследованиями регулярного и хаотического магнитных полей в Галактике, так и развитием исследований в области физики частиц сверхвысоких энергий.

Открытие реликтового излучения Вселенной поставило проблему поведения частиц предельно высоких энергий, ввиду ожидаемого "обрезания1 энергетического спектра частиц метагалактичес 19 кого происхождения, начиная с энергии в несколько единиц

Изучение характеристик адронного взаимодействия в сверхускорительной области энергий всегда было одной из важных задач в физике космических лучей.

В 50-х годах работами Ферми, Ландау и др. были заложены представления о возможном механизме адронных взаимодействий. В последующий период, после того, как было показано противоречие моделей 50-х годов с экспериментами, экспериментаторы использовали грубые модели, параметры которых были навеяны или ускорительными данными, или теоретическими соображениями. В 70-х годах на базе ускорительных данных возникает модель скей-линга Фейнмана. Сейчас развитие работ на ускорителях (3PS ) вызвало к жизни новые модели надкритического померона и струйного рождения частиц, которые дают количественные предсказания. Экспериментальная проверка этих предсказаний представляет собой исключительный интерес для исследований на будущих ускорителях. Основные трудности в экспериментальном изучении частиц предельно высоких энергий связаны с крайне низкой интенсивностью космического излучения таких энергий. Это требует создания установок с большой площадью контроля, которые тем не менее не могут обеспечить достаточной статистики при самых высоких энергиях.

До создания Якутской установки ШАЛ исследования в этой области энергий велись в основном на установках Волкано Ренч /3/, Хавера Парк /4/ и Сиднейского университета /5/. Якутская установка /6, 7, 8/ систематические данные по полной площади дает с 1974 г. Начала работать установка Акено /9/ и проходит период испытания установка Мушиный Глаз /10/.

На сегодня реальную информацию о ливнях с первичной энер 20 2

гией до 10 эВ дают две установки: Якутская (18 км ) и Ха вера Парк (12 км ).

В методическом плане важнейшими проблемами в этой области энергий являются проблемы правильной классификации ливней и правильного определения энергии первичной частицы.

В случае установок ШАЛ с малой площадью контроля традиционно ливни классифицируются по числу частиц, поскольку используется большое число плотно расположенных детекторов. В случае больших установок с редким расположением детекторов приходится применять другой способ классификации ливней. Соответственно требуется найти связь между этим классификационным параметром и энергией первичной частицы. Эти проблемы достаточно корректно решены на Якутской установке /11-14/.

До создания Якутской установки характеристики ШАЛ в об-17 20 ласти энергий 10 -10 и эВ были еще мало изучены. Как впоследствии было установлено (см. главу 3), в то время пользовались

неправильной зависимостью функции пространственного распределения электронов от энергии первичной частицы, что приводило к неправильной обработке экспериментальных данных. Черенковское излучение ШАЛ при этих энергиях вообще не исследовалось. Энергия первичной частицы определялась расчетным путем и в зависимости от принимаемой модели взаимодействия и химического состава первичных частиц она менялась в широких пределах. Кроме нижней границы указанного интервала Энергий, не было экспериментальных данных о картине продольного развития ШАЛ в этой области энергий, не было данных, по которым можно было бы анализировать состав первичного излучения и применимость моделей элементарного акта при этих энергиях.

Известно, что в области сверхвысоких энергий для исследования свойств первичного космического излучения в первую очередь необходимо вести исследования по физике ШАЛ, и только тогда будет обеспечен правильный переход от характеристик ШАЛ к характеристикам первичного излучения.

Сразу после создания Якутской установки нами было начато более детальное изучение структуры ШАЛ с целью правильного определения параметров ливней на уровне наблюдения. &ши изучены пространственные распределения общей заряженной компоненты, мюонов с Єм I ГэВ и черенковского изучения ШАЛ, а также количественное соотношение этих компонент ливня и зависимость их от энергий первичной частицы и зенитного угла оси ШАЛ.

Знание характеристик заряженной компоненты ШАЛ и соответствующие методические разработки дали возможность получить достаточно корректные феноменологические спектры ШАЛ в исследуемой области энергий. По характеристикам электронной и мюонной компонент, а также черенковского излучения было изучено продольное развитие ливней в ранее не изученной области предельно высоких энергий.

Исследование характеристик ШАЛ представляет собой единст-венный способ изучения адронных взаимодействий при EQ 10 эВ.

Комплексный анализ различных компонент ШАЛ дает возможность выбора моделей адронного взаимодействия» наиболее удовлетворяющих экспериментальным данным в этой области энергий.

Изучение различных характеристик ШАЛ позволяет получить оценку среднего ядерного состава первичного излучения.

Главным преимуществом Якутской установки ШАЛ по сравнению с аналогичными установками явилась ее комплексность, особенно оснащение ее детекторами черенковского излучения ШАЛ.

Оснащение Якутской установки детекторами черенковского излучения и быстрое внедрение этой методики впервые в область предельно высоких энергий явились результатом использования опыта экспериментальных и теоретических работ, проводившихся до этого по черенковскому излучению ШАЛ в области энергий 10 -Ю17 эВ /15-18, 25 и др./. 

Сцинтиляционный счетчик основных станций наблюдения

Усредненные значения по всей установке за 1972-1980 гг. показывают, что при контроле шага преобразователя через каждые 6 месяцев уход его от средней величины составляет в среднем Лп s ±1 мкс. Это соответствует точности измерений амплитуды, обусловленной нестабильностью шага преобразователя, = 10$. Однако при очень больших входных сигналах (Itsx. 5 10 м В) точность амплитудных измерений становится 20$.

Для L С-преобразователя точность измерений амплитуды составляет 10$ во всем диапазоне измерений.

Помимо контроля характеристик преобразователя, проведены измерения амплитудно-временной характеристики системы "ФЭУ+/? преобразователь" /32/ (рис.1.4). Для этого пользовались свето-диодами, яркость которых менялась в широком диапазоне.

Измерение характеристик такой системы состояло из серии последовательных замеров, когда включались попеременно то один светодиод, то одновременно два светодиода такой же яркости каждый. При каждом последующем замере яркость каждого светодиода увеличивалась до суммарной яркости двух светодиодов предыдущего замера.

Многократное снятие таких характеристик показало, что линейность системы "ФЭУ+/?С -преобразователь" соблюдается в диапазоне около четырех десятичных порядков с точностью 10$.

Дня детектирования общей заряженной компоненты ШАЛ на Якутской установке применяются сцинтилляционные счетчики двух видов, отличающиеся по своей конструкции и размерам. Счетчики основных станций наблюдения имеют площадь 2 УГ, а счетчики о центрального ЮОчлетрового круга - 0,25 м. В качестве детектирующего элемента в них используются пластмассовые сцинтилляторы на основе полистирола с добавками пара - терфенила и ПОПОПа. Применяются стандартные блоки сцинтилляторов размером 500 500. 50 мм . Фотоумножители применяются одного типа - ФЭУ-49Б.

Конструкции детекторов и помещений для них выбраны с таким расчетом, чтобы свести к минимуму количество вещества над сцин-тилляторами. В самих детекторах вещество над сцинтиллятором представляет собой 0,45 г/см дюралюминия. Потолочное перекрытие помещений основных станций наблюдения состоит из легких ма-териалов (дерево, пенопласт) - количество вещества - 1,5 г/см . Детекторы центрального І00- іетрового круга установлены в кабинах из легкого материала с количеством вещества над детектором также 1,5 г/сиг,

Конструкция счетчика основных станций наблюдения показана на рис.1.5. Подробное описание его дано в /33/. Спектральные характеристики сцинтиллятора и фотоумножителя таковы, что они имеют максимумы в одной и той же области длин волн (420-440 нм). Для лучшего светосбора вся внутренняя поверхность контейнера счетчика и все грани сцинтилляционных блоков, за исключением их верхней части, покрыты специальной белой эмалью АК-5І2, дающей диффузное отражение с коэффициентом отражения к«0,8 в интервале длин волн 320-500 нм.

Для уменьшения зависимости светосбора от места прохождения частицы, что может оказаться существенным при малых плотностях регистрируемых частиц, применена светомаска, уменьшающая све-тосбор с центральных областей счетчика. Для этого верхняя поверхность сцинтилляторов окрашена той же белой эмалью AK-5I2 в виде концентрических колец разной ширины (см.рис.1.5). Размеры и количество колец подобраны экспериментальным путем.

Без светомаски неравномерность светосбора в зависимости от места прохождения частицы достигает двухразового различия от центра к краю счетчика. Со светомаской эта неравномерность составляет примерно 10$. Для тестовых испытаний внутри счетчика вмонтирован свето-диод.

Моделирование измерений индивидуальных параметров ливней

Точности нахождения различных характеристик ШАЛ проверяются моделированием всего процесса измерений и обработки данных на искусственных ливнях.

Мы решили, что не обязательно проводить моделирование, в котором прослеживалась бы вся картина от первого столкновения до показаний детекторов. Корректность такого моделирования иллюзорна, поскольку модельные расчеты сами содержат много предположений как физического (состав первичных, характеристики взаимодействий), так и вычислительного характера.

Гораздо проще и логичнее при моделировании использовать имеющиеся экспериментальные данные о средних характеристиках ливней и их флуктуациях, о связи между энергией первичной частицы, глубиной максимума, формой пространственного распределения частиц.

Такие экспериментально измеренные характеристики ливней и были использованы нами при моделировании. Конкретный вид функции пространственного распределения (ФПР) частиц, ее зависимость от EQ, флуктуации ФПР; глубина максимума tm , ее зависимость от EQ; флуктуации tm и др. вопросы моделирования по такой методике изложены в /14, 42/. Исходные данные моделирования см.также в параграфе 3.2.

Толщина ливневого диска бралась по измерениям /26/. Положение оси ливня розыгрывалось по случайным значениям СО и у .

Заметим, что задачи моделирования в случае отбора ливней "малым" и "большим" мастерами существенно отличаются. Это связано с тем, что в первом случае мы имеем дело со срабатыванием довольно большого количества детекторов на относительно небольших (100-400 м) расстояниях от оси ливня. В случае же "большого мастера" срабатывает небольшое число детекторов. Поэтому как для измерений плотности, так и временных измерений, в первом случае наиболее важны аппаратурные погрешности, тогда как во втором случае основной вклад в ошибку могут давать причины физического характера - флуктуации плотности и времени прихода частиц. По этой причине для "большого мастера" было проведено подробное моделирование эксперимента с целью изучить влияние флуктуации ФПР, времен прихода частиц, краевых эффектов и т.п. на определение параметров ливней. то

Было розыграно 4000 ливней с энергией EQ ЮАО эВ по спектру F( EQ) Еа со значениями параметров (-4500 м ОС 4500 м), (-3000 м у 3000 м), dogQ =э 0,6. Для каждого ливня розыгрывались: 1) первичная энергия Б0, 2) глубина максимума tm , 3) зенитный и азимутальный углы 6 и w , 4) координаты оси ОС и у . Как функции этих параметров, вычислялись: 1) Число частиц на уровне моря Л 2) Параметр ФПР 6 , 3) средние плотности во всех пунктах.

Для отдельных пунктов: 1) Разыгрывалось число частиц на каждом детекторе и проверялось условие двойного совпадения. В случае совпадения разыгрывались аппаратурные ошибки-и определялась измеренная плотность в таком искусственном ливне; 2) Для данного числа частиц разыгрывалось время прихода первой частицы и аппаратурные ошибки в измерении этой величины; 3) При наличии не менее 3-х пунктов, образующих мастерный треу —2 гольник и зарегистрировавших плотность О 2 м , проводился отбор ливня и по этим пунктам в приближении плоского фронта определялись углы прихода ливня. Отобранные таким образом ливни накапливались. Затем к ним применялся обычный цикл обработки (всего было отобрано 600 ливней). При определении параметров ливней учитывались только плот-ности в диапазоне 2-1000 м .

Здесь приводятся только результаты моделирования измерений индивидуальных параметров ливней. Моделирование измерений спектров ШАЛ и функции пространственного распределения будут изложены в соответствующих главах.

Анализ функции пространственного распределения был выполнен по измерениям в центральной части "малым мастером" установки. При этом обеспечивалась лучшая точность локации осей. Как показало моделирование измерений "малым мастером" (см.3.2), погрешность нахождения положения оси ливня составляет 14 м при & 26 и 17 м при д = 37-45. По критерию анализа индивидуальных ФПР в пределах 9 - 0-37 эта погрешность составляет 10 м. Погрешность определения зенитного угла составляет 3, а класси 97 фикационного параметра JOQQQ - 1556. Точность определения среднего числа частиц составляет 30$. Здесь имеется в виду среднее число частиц, полученное из анализа по критерию средней ФПР. При анализе по критерию индивидуальных ФПР число частиц в ливне определяется с точностью

Результаты измерений ФПР заряженных частиц

Зависимость ФПР от мощности ливня, или от энергии первичной частицы, интересует нас в двух аспектах. Во-первых, с чисто практической точки зрения, когда при обработке и анализе ливней предельно больших энергий вынужденно используется экстраполяция зависимости ФПР от Е0, полученной при меньших энергиях. Во-вторых, сравнение экспериментальной зависимости с расчетными дает возможность говорить о предпочтительности той или иной модели взаимодействия.

Зависимость ФПР от зенитного угла нужна для обработки и анализа ливней, а также для проверки моделей взаимодействия.

Из экспериментальных результатов, приведенных в табл.3.4, получены зависимости ФПР от классификационного параметра Р200 , среднего числа частиц N и зенитного угла в . Аппроксимация ФПР (2.2), выраженная через р200 и N , имеет виды:

Для удобства восприятия на рис.3.12 приводится зависимость Q(N)» а не и(р2оо) хотя она более непосредственно измеряется на Якутской установке. На этом рисунке значения параметра о для различных групп ливней приведены к В = 16, согласно зависимостей (3.20).

Соотношения (3.20) слабо зависят от предполагаемого вида средней ФПР, по которой производилась обработка индивидуальных ливней. При варьировании параметров средней ФПР в широких пре» делах ( а - 0,8 1,2; о « 3,2 3,8) полученное изменение do/dopzoo не превосходит 0,04, а изменение oo/ddo B не более 0,3.

В вертикальных ливнях нами проанализированы локальные наклоны ФПР в интервале расстояний от оси 100-400 м. В ливнях с N = Ю7 Ю9 частиц средние 0ПР в указанном интервале расстояний аппроксимированы функцией p(R) R . В результате получена следующая зависимость:

Экспериментальные данные, по которым получена эта зависимость, показаны на рис.3.13 (черные кружки). На этом же рисунке белыми кружками показаны значения п= f4oo f"00 — где Значе g(400/W0) ния fooo и рьоа найдены из усреднений в узких интервалах расстояний: 80-120 м и 380-450 м. Видно, что оба метода нахождения П дают примерно одинаковый результат.

Можно было бы считать, что в пределах ошибок нет зависимости її от N . Однако, слабая зависимость, видимо, все-таки существует, поскольку по мере приближения максимума ливня ФПР должна становиться круче. К тому же полученная нами зависимость хорошо согласуется с результатами /65/для атмосферной глубины Якутска (см. рис.3.13).

Обсудим полученные зависимости параметров и и И от величины ливня. полагается Из аппроксимации (2.2)v$3sefly« следующая зависимость между локальным показателем ft и параметрами ФПР а и о : а п ф й а22) где /?у, /?2 - границы интервала расстояний, в котором определяется локальный показатель ФПР И . В нашем случае Ri я 100 м, Rz - 400 м. В вертикальных ливнях при N & 10 частиц в эксперименте получены о = 3,44 и П = 2,80. Согласно (3.22), этим значениям и и ҐІ соответствует СІ» I. Заметим, что поскольку в нашем эксперименте параметр CL , определяющий вид ФПР на малых расстояниях от оси не измеряется, его значение было принято равным I, исходя из измерений других авторов (см. 2.2).

Методика обработки экспериментальных данных для построения ФПР черенковского излучения

В интересующем нас интервале энергий 10 -ДО1 эВ наиболее подробные исследования ФПР заряженных частиц были выполнены, помимо Якутской установки, на установке Волкано Ренч (уровень 834 г/см2). Результаты первых измерений этой установки /3/ были использованы при проектировании Якутской установки. Правда, в этой работе была получена слишком сильная зависимость ФПР от числа частиц в ливне. По результатам анализа данных Якутской установки нами в работе /85/ было показано, что зависимость ФПР от числа частиц в интервале /V « 10-10 значительно слабее, чем давалось в /З/. В дальнейшем в результате переобработки данных установки Волкано Ренч в работе /65/ был подтвержден этот наш результат.

На рис.3.13 показано сравнение локальных показателей ФПР в интервале 100-400 м от оси ливня, полученных нами и на установке Волкано Ренч. Видно, что наши данные и данные Волкано Ренч /65/ на атмосферной глубине Якутска хорошо согласуются. Для сравнения на рисунке приведен ранний результат Волкано Ренч по работе /3/.

Из рис.3 Л 7 видно, что в целом результаты различных установок отличаются довольно значительно. Одной из причин такого различия должно быть отличие в классификациях ливней в случаях "компактных" и "раздвинутых" установок. Как было показано в 3.1, наличие флуктуации ФПР ведет к тому, что средняя ФПР, измеренная на "компактной" установке, круче, чем ФПР, измеренная на "раздвинутой" установке. С учетом этого, с нашей ФПР достаточно хорошо согласуются данные Волкано Ренч, МГУ, Акена и Хавера Парк (при /? 150 м).

На рис.3.18 показано сравнение полученных нами, а также на установках Волкано Ренч и Хавера Парк зависимостей локальных показателей ФПР П от глубины атмосферы t . Значения П относятся примерно к одинаковому интервалу расстояний от оси (100-400 м).

На установке Волкано Ренч классификация ливней велась по числу частиц N $ на установке Хавера Парк - ш р оо Отбор по flung близок к отбору по первичной энергии EQ. Отбор по О200 осуществленный на Якутской установке для анализа ФПР, является промежуточным между отборами по N и EQ.

На рис.3.19 приведены результаты расчета зависимости локального показателя ҐІ от глубины атмосферы при трех разных ти- пах отбора: по N , foot) и 0. асчет выполнен по схеме, когда характеристики ливня за максимумом его развития зависят только от глубины максимума. Алгоритм расчета средних ФПР по такой модели приведен в /35/.

Из результатов этого расчета следует, что на атмосферной глубине 1200 г/см значения параметра tl при отборе ливней по N и Е0 должны отличаться на Atl-+Q,0b и -0,1 от значения tl при отборе по Одоо то лишь частично объясняет различие данных на рис.3.18. Следует учесть, что величина эффекта ЛП тем больше, чем больше величина флуктуации ФПР. В расчете величина флуктуации определяется используемой моделью развития ШАЛ, а в действительности возможны дополнительные флуктуации (например, аппаратурные), которые могут только увеличить ЛҐІ .

Из рис.3.18 видно, что зависимость tl(t) по данным установки Волкано Ренч более слабая, чем по данным Якутска и Хавера Парка, которые хорошо согласуются по величине Atl/Ді — (0,13 + + 0,05)/100 г/см2. По данным Волкано Ренч Лtl/ut (0,05+0,01)/100 г/см . Это может быть объяснено следующим образом. Для вертикальных ливней установка Волкано Ренч находится вблизи максимума развития ливня, где флуктуации числа частиц малы. Для наклонных ливней по мере удаления от максимума развития величина флуктуации растет, и установка начинает селективно отбирать ливни с крутыми ФПР. Эффект селекции молодых ливней тем больше, чем больше флук Для сравнения экспериментальных результатов с модельными расчетами крайне желательно иметь расчеты, выполненные с учетом специфики эксперимента. В нашем эксперименте ФПР заряженных частиц получена при фиксированном классификационном параметре Одоо В работе /86/ расчеты ФПР выполнены специально для Якутской установки - при фиксированном параметре О оо и в том же интервале зенитных углов, в котором выполнены измерения. Расчеты выполнены для 5 моделей, отличающихся степенью дробления энергии. На рис.3.20 из работы /86/ приведено отношение рассчитанной плотности электронов к экспериментальной, полученной нами при fizoo s 33,7 (Е0 а 5-Ю17 эВ) и зенитном угле в = 19.

Похожие диссертации на Широкие атмосферные ливни от космических лучей с энергией 10/17 - 10/20 ЭВ