Группы мюонов и пки в диапазоне энергий 1015 – 1019 эв
реклама
УДК 521(06) Астрофизика и космофизика СОТРУДНИЧЕСТВО ДЕКОР. ПРЕДСТАВЛЕНО И.И. ЯШИНЫМ Московский инженерно-физический институт (государственный университет) ГРУППЫ МЮОНОВ И ПКИ В ДИАПАЗОНЕ ЭНЕРГИЙ 1015 – 1019 эВ Представлены результаты исследований групп мюонов на поверхности Земли в широком диапазоне зенитных углов на основе новой феноменологической характеристики ШАЛ – спектров локальной плотности мюонов. Показано, что за генерацию многомюонных событий, зарегистрированных комплексом НЕВОДДЕКОР, ответственны первичные взаимодействия в интервале энергий 1015 – 1019 эВ. Широкие атмосферные ливни (ШАЛ) являются единственным источником информации об ПКИ при Е >1015 эВ. При увеличении зенитного угла характерные размеры ШАЛ, достигающего уровня наблюдения, значительно увеличиваются вследствие разлета частиц. При больших зенитных углах «выживает» только мюонная компонента. Группы мюонов, зарегистрированные на поверхности Земли в широком диапазоне зенитных углов, являются удобным инструментом для изучения спектра и состава первичного космического излучения, а также особенностей адронных взаимодействиях при высоких энергиях. Для детектора, размеры которого значительно меньше характерных размеров ливня, можно ввести понятие локальной плотности мюонов D (ЛПМ) как отношение числа мюонов в группе (m) к эффективной площади детектора (S) в данном направлении: D m/S. Вследствие крутого энергетического спектра космических лучей частота регистрируемых групп под определенным зенитным углом определяется главным образом плотностью мюонов в центральной области ливня, которая наиболее чувствительна к составу ПКИ и особенностям адрон-ядерных взаимодействий. Для исследования групп мюонов при больших зенитных углах был создан координатно-трековый детектор ДЕКОР, который представляет собой систему восьмислойных супермодулей (СМ) из стримерных трубок общей площадью около 115 м2, размещенных в здании комплекса НЕВОД. Методика отбора и предварительные результаты изучения характеристик групп малой и большой множественности при больших зенитных углах представлены в работе [1]. На рис. 1а точками показаны спектры ЛПМ для различных интервалов зенитных углов, полученные на ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 7 76 УДК 521(06) Астрофизика и космофизика основе анализа измеренных распределений групп мюонов по множественности, зенитному и азимутальному углам, накопленных в течение 2002 – 2005 гг. на комплексе НЕВОД-ДЕКОР. На этом же рисунке приведены спектры ЛПМ, рассчитанные на основе ФПР мюонов, моделированных с помощью пакета CORSIKA (QGSJET01c+GHEISHA2002) в плоскости, ортогональной оси ШАЛ для фиксированных значений первичных энергий и зенитных углов. Моделировались ливни от первичных протонов и ядер железа с учетом геомагнитного поля и без него. Рис. 1.а) СЛПмюонов для различных зенитных углов; б) зенитно-угловое распределение ЛПМ мюонов (D > 0.04 м-2). Точки - экспериментальные данные. Штриховые кривые – расчет для ядер железа, сплошные –для первичных протонов; а) – расчет с учетом МЗП. б) 1 – без учета МПЗ, 2 - с учетом МПЗ В качестве модели потока ПКИ был использован дифференциальный спектр всех частиц в виде dN/dE = 5.0 (E, ГэВ) 2.7 см-2 с-1 ср-1 ГэВ-1 до излома (4 ПэВ) и с укручением до ( 1) = 3.1 после него. Для E > 31018 эВ был введен обратный изгиб. На рис. 1б представлено распределение по зенитному углу событий с ЛПМ, превышающей некоторое пороговое значение. Кривые - результат вычислений на основе пакета CORSIKA для протонов и ядер железа с учетом и без учета МПЗ. Анализ спектров ЛПМ, рассчитанных для различных значений первичных энергий и зенитных углов, свидетельствуют, что за генерацию многомюонных событий, зарегистрированных комплексом НЕВОД-ДЕКОР, ответственны первичные взаимодействия в интервале энергий 1015 – 1019 эВ [2]. Работа поддерживается Рособразованием (проект РНП.2.1.1.8641), Роснаукой (контракты 02.452.11.7064 и НШ-10113.2006.2), грантом РФФИ 06-02-17000-а. Список литературы ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 7 77 УДК 521(06) Астрофизика и космофизика 1. 2. I.I.Yashin et al. // Intern. J. Mod. Phys. A. 2005.V. 20. # 29, p. 6937. I.I.Yashin et al. // Proc. 29th ICRC. Pune. 2005. V. 6. P. 373. ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 7 78
