Роль мюонов в объяснении необычных событий в адронных

А.В. ШАЛАБАЕВА
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
РОЛЬ МЮОНОВ В ОБЪЯСНЕНИИ НЕОБЫЧНЫХ
СОБЫТИЙ В АДРОННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ
Анализируются экзотические события типа Анти-Кентавр, зарегистрированные на ТШВНС большим
ионизационным калориметром. Рассматривается возможность интерпретации таких событий как результата
прохождения мюонов высоких и сверхвысоких энергий.
В течение многих лет на различных адронных установках регистрировались необычные события,
которые не могли быть объяснены в рамках современных теорий и моделей. Одним из видов такой экзотики
являются события типа Анти-Кентавр, зарегистрированные на Тянь-Шаньской Высокогорной Научной
Станции (ТШВНС) [1] большим ионизационным калориметром (БИК). За все время работы установки
(около 16 тыс. часов живого времени) из 3007 событий было выделено 3 экзотических события типа
АнтиКентавр. Общая характеристика этих событий – отсутствие вторичных адронов, образованных после
первого взаимодействия “протона” в калориметре, подкаскады хорошо отделены друг от друга, первый
подкаскад в каждом событии имеет типичную форму чистого электрон-фотонного каскада. Поскольку при
обработке экспериментальных данных возможное влияние мюонов на появление подобных событий не
учитывалось, представляет интерес исследование особенностей прохождения мюонов высоких и
сверхвысоких энергий через БИК, а также возможности объяснения экзотических событий типа АнтиКентавр взаимодействием мюонов.
Чтобы выявить особенности прохождения мюонов высоких и сверхвысоких энергий через большие слои
вещества, было выполнено моделирование отклика БИК на прохождение мюонов с использованием пакета
программ Geant4.6.0. Данная версия Geant4 учитывает все процессы взаимодействия мюонов с энергией
вплоть до 1000 ПэВ, сечения взаимодействий были проверены и находятся в хорошем согласии с теорией.
Энергия мюонов разыгрывалась по спектру с Еμ > 4 ТэВ, γ = 2,7, учитывалось равномерное распределение
по cosθ и углу φ, трек частицы проходил через центр калориметра, не пересекая боковых плоскостей.
Полная статистика моделированных данных составила 105 событий, что соответствует примерно 3,5 годам
работы установки. При моделировании учитывались все основные особенности структуры калориметра.
БИК площадью 6×6 м2 состоял из 20 пластин свинца толщиной 2,5 см и 5 см, прослоенных 15 рядами
ионизационных камер 5,5×23×300 см3 с медными стенками, наполненных аргоном [2]. При отборе
моделированных событий для дальнейшего анализа использовались критерии, аналогичные отбору событий
в эксперименте. После предварительного просмотра были отобраны события, удовлетворяющие условиям
принадлежности к Анти-кентаврам. На рисунках приведены образцы искусственного события (прохождение
через БИК мюона с энергией 53 ТэВ, правый каскад) и экспериментального (один из трех Анти-Кентавров,
левый каскад). Видно общее сходство форм каскадов, суммарное энерговыделение в БИК примерно
одинаково (6,5 и 6,2 ТэВ соответственно), модельное событие отвечает всем критериям отбора АнтиКентавров.
Глубина поглотителя, г/см2
Глубина поглотителя, г/см2
Таким образом, исходя из имеющейся статистики - 13 моделированных событий за время,
соответствующее примерно 3,5 годам работы экспериментальной установки (~ 3,7 событий в год), против 3
экспериментальных событий типа Анти-Кентавр за время порядка 1,83 года (~ 1,64 событий в год),
получаем необходимое количество событий для объяснения этого феномена без подключения экзотики.
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ.
Список литературы
1. V.I. Yakovlev, Nucl.Phys.B (Proc.Suppl.), v.122 (2003), p.201.
2. В.И. Яковлев, диссертация на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук, Москва 1990.