Элементные энергетические спектры космических лучей по

Элементные энергетические
спектры космических лучей по
данным эксперимента ATIC
А.Д. Панов, Дж.Х. Адамс, Х.С. Ан, К.Е.
Батьков, Г.Л. Башинжагян, Дж. В. Ваттс,
Дж.П. Вефель, Дж. Ву, О. Ганел, Т.Г.
Гузик, Р.М. Гунасингха, В.И. Зацепин, И.
Изберт, К.Ц. Ким, М. Кристл, Е.Н.
Кузнецов, М.И. Панасюк, Э.С. Сио, Н.В.
Сокольская, Дж. Чанг, В.К.Х. Шмидт,
А.Р. Фазели
Состав коллаборации ATIC
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
НИИЯФ МГУ, Россия
Центр космических исследований им. Маршалла, США
Университет шт. Мэриленд, США
Обсерватория Перпл Маунтин, Китай
Институт Макса Планка, Германия
Южный университет, США
Университет шт. Луизиана, США
Спектрометр ATIC
Advanced Thin Ionization Calorimeter
1 – Кремниевая матрица
(заряд). 4480 пикселов
1.52 см
2 – Сцинтилляционные
годоскопы (триггер,
заряд, траектория)
3 – Графитовая мишень,
0.8 каскадных единиц
Геометрический фактор 0.22 м2  стер
Масса ≈1.5 т.
4 – BGO (Bi4Ge3O12)
полностью активный
калороиметр
(энерговыделение,
траектория)
0.9 пробега протона,
18 каскадных единиц.
Тонкий.
Событие
Si - матрица
YZ-плоскость
калориметра
XZ-плоскость
калориметра
ATIC
Второй полёт ATIC
1-й полёт:
28.12.2000 – 13.01.2001
(тестовый, ATIC-1)
2-й полёт:
29.12.2002 – 18.01.2003
(научный, ATIC-2)
Высота ≈36.5 км
(5 г/см2)
Зарядовое разрешение (протоны и гелий)
Зарядовое разрешение (ядра)
Ширина линий элементов в зарядовом спектре
Ядро Ширина на
половине
высоты
C
0.68
O
0.68
Ne 0.73
Mg 0.80
Si
0.82
Спектры энерговыделений
Искажение энергетического спектра ПКЛ
n
j
M i   aij N j ,
i  1,2,, n
j i
aij
Mi – спектр энерговыделения
Nj – первичный спектр
aij – аппаратная функция
M = A-1 N – деконволюция
(обратная задача)
Деконволюция спектра с использованием
регуляризации по Тихонову.
n
M i   aij N j ,
i  1,2,, n
j i
  ( Ek 1 / Ek )1.75  2.239
Результаты: Протоны и ядра гелия
p
He
  0.051  0.025
Результаты: Отношение потоков протонов и
гелия
Восстановление первичного спектра методом
дифференциального сдвига энергий
Приближение:
f (Ej) – степенной спектр по импульсу
с интегральным показателем -1.6
Спектры ядер
Спектр всех частиц
Спектр всех
частиц ATIC-2
и другие
эксперименты
Модель энергетических спектров основных групп ядер
Галактических космических лучей от 1010 до 1017 эВ
(ПКЛ 14).
В.И. Зацепин, А.Д. Панов, Н.В. Сокольская
Спектр всех частиц
Логарифм атомного веса