Исследование характеристик потоков частиц

Исследование характеристик потоков частиц высоких и сверхвысоких энергий
на установках БНО
13, 2009 – 2011, 01.2.00 305499
Руководитель темы: Валерий Борисович Петков
Основные результаты
1. Изучение спектра и состава первичного
космического излучения в области излома
проводилось по экспериментальным данным
установок БПСТ и “Андырчи”. Анализировались
три различных типа данных, полученных в
нашем эксперименте: 1) спектр ШАЛ по числу
частиц для околовертикальных ливней (sec θ ≤
1.05); 2) зависимость среднего числа мюонов
высокой энергии (с порогом 230 Гэв) от
мощности ливня; и 3) спектр групп по числу
мюонов в БПСТ. Наши экспериментальные
данные сравнивались с распределениями,
расчитанными
для
различных
моделей
первичного спектра. Необходимые для этого
характеристики ШАЛ на уровне наблюдения
были расчитаны с помощью программы
CORSIKA,
QGSJetII-03
и
Fluka
были
использованы, соответственно, как модели
взаимодействий адронов при высоких и низких
энергиях. Результаты совместного анализа
показали, что наши экспериментальные данные
не могут быть воспроизведены для любой
модели первичного спектра, если не изменить
характеристики ШАЛ (функцию рождения
мюонов или зависимость Ne(E0)). В любом
случае первичный состав становится более
тяжелым после излома.
2. Продолжаются работы по проектированию
и созданию современной многоцелевой
установки “Ковер-3” для регистрации ШАЛ в
области первичных энергий 50 ТэВ – 104 ТэВ. В
рамках данной работы по экспериментальным
данным установки “Ковер” проводилось
изучение
функции
пространственного
распределения (ФПР) заряженных частиц
вблизи оси ШАЛ для нескольких интервалов по
числу частиц, включая область излома.
Проведены измерения характеристик адронной
компоненты ШАЛ с энергией адронов Еh > 50
МэВ с помощью нейтронного монитора 6NM64.
Для ливней от первичных частиц с энергиями Е0
> 6·1013 эВ измерена продолжительность
адронного каскада в веществе и детекторах НМ,
которая составляет ~ 1000 мкс. Для ШАЛ с Ne =
105 - 107, оси которых лоцированы в “Ковре”,
получена зависимость средней кратности
нейтронов в НМ от полного числа заряженных
частиц в ШАЛ.
3. На БПСТ ИЯИ РАН продолжается работа по
поиску нейтринных вспышек от Сверхновых
(непрерывное слежение за Галактикой ведется
с 1980 г.). Чистое время наблюдения с 30 июня
1980 года по 31 декабря 2010 года составило
26.28 года. Верхняя граница на среднюю частоту
гравитационных коллапсов в нашей Галактике
равна 0.088 в год на 90% доверительном
уровне.
4. По экспериментальным данным установки
“Андырчи” за период 1996 – 2006 гг. (2290 суток
чистого времени) проведен поиск космических
гамма-всплесков высокой энергии (1 ГэВ - 1
ТэВ). Данные получены при работе установки в
режиме регистрации одиночной компоненты
космических лучей. Получено ограничение на
частоту гамма-всплесков с соответствующим,
зависящим от зенитного угла, потоком энергии
составляет 0.73 год-1 на 99% доверительном
уровне. Проведен поиск гамма-излучения
высокой
энергии
в
гамма-всплесках,
обнаруженных ранее в экспериментах на борту
космических обсерваторий. Для группы из 4-х
коротких всплесков со средним значением
зенитного угла 15.2° методом наложения эпох
найдено превышение над фоном (2.63σ)
длительностью 24 секунды, начинающееся
через 5 секунд после начала события.
Верояность случайной реализации такого
превышения,
полученная
по
фоновым
событиям (100 групп по 4 события), составляет
1.41·10-4. Такое превышение можно, в
принципе, объяснить продленным излучением
высокой энергии, близким по характеристикам
к продленному излучению коротких всплесков,
обнаруженному ранее в области низких
энергий.
5. Проводились работы по развитию
программно-аппаратного комплекса реального
времени, объединяющего установки для
регистрации космических лучей Баксанской
нейтринной обсерватории ИЯИ РАН и
оптические телескопы обсерватории на пике
Терскол. По информации о координатах
1
вспышки, полученной от установок БНО, на
телескопе Celestron NexStar GPS 11” в 2010 году
проведены наблюдения 38 площадок.
ПУБЛИКАЦИИ
1. V.B. Petkov / The Andyrchy-BUST experiment: primary
spectrum and composition around the knee // 31st International
Cosmic Ray Conference. Invited, Rapporteur and Highlight
Papers, p.127, Lodz, 2010.
2. V.B. Petkov, J. Szabelski / Study of the primary spectrum
and composition around the knee at the Andyrchy-BUST
experiment // Astrophysics and Space Sciences Transactions,
2011 (in print).
3. Д.Д. Джаппуев и др. / Функция пространственного
распределения заряженных частиц в ШАЛ вблизи оси //
Известия РАН, сер. физ., том 75, № 3, с. 388, 2011.
4. Д.Д. Джаппуев и др. / Aдроны с энергиями больше 50
МэВ в составе ШАЛ с Ne =105 – 107// Известия РАН, сер.
физ., том 75, № 3, с. 391–394, 2011.
5. J. Sarkamo et al. / Developments in shower
reconstruction and composition analysis for CARPET-3 EAS
array // Astrophysics and Space Sciences Transactions, 2011 (in
print).
6. D.D. Dzhappuev et al. / Hadrons with energies of Eh >50
MeV in EAS with Ne = 105÷107 // Astrophysics and Space
Sciences Transactions, 2011 (in print).
7. Р.В. Новосельцева и др. / Поиск нейтринных
всплесков на Баксанском подземном сцинтилляционном
телескопе // Известия РАН, сер. физ., том 75, № 3, с. 453,
2011.
8. В.Б. Петков и др. / Поиск гамма-излучения высокой
энергии от космических гамма-всплесков // Известия РАН,
сер. физ., том 75, № 3, с. 468, 2011.
9. V.B. Petkov et al. / Search for high energy gamma-ray
bursts // Astrophysics and Space Sciences Transactions, 2011
(in print).
10. V.B. Petkov et al. / Searching for GeV energy from short
Gama-Ray Bursts // Proc. of Gamma Ray Bursts 2010
Conference, AIP Conference Proceedings, 2011 (in print).
11. А.В. Сергеев, В.Б. Петков, Э.В. Бугаев, М.В. Андреев
/ Синхронный мониторинг небесной полусферы в поисках
коротких оптических вспышек космического происхождения
// Околоземная астрономия – 2009. Сборник трудов
конференции (г. Казань, 22 – 27 августа 2009 г.). М.: ГЕОС,
2010, стр. 283.
2