книги из ГПНТБ / Христиансен, Г. Б
.pdfшим в то время расчетам по электромагнитной каскадной теории. Однако эти расчеты учитывали попадание электронов на пери ферию ливня только за счет однократного рассеяния.
Функция Нишимуры и Каматы. Нишимура и Камата [109, 110] провели расчеты пространственного распределения по электромаг нитной каскадной теории с учетом многократного и однократного рассеяния и показали, что функция пространственного распреде ления существенно зависит от возраста ливня s. Эти функции [111] могут быть с точностью несколько процентов представлены фор мулой 4 4
|
'(t)=cw(tr(1+ t r |
<4-2Л) |
для случая |
очень больших значений 1п£0 /Р при условии |
In ~^~^ > |
» In — 1 . |
Если использовать это выражение для описания ре- |
|
зультатов, полученных методом кривой раздвижения, то необхо димо предположить, что в регистрируемых ливнях s~;2. Столь большое значение s представляется нереальным в электромагнит
ной каскадной |
теории даже для ш. а. л. на уровне |
моря, так как |
|||||
регистрируемые |
при больших D |
ливни |
имеют |
число |
частиц |
||
N = 1 0 7 - M 0 8 . |
|
|
|
|
|
|
|
Эксперименты с «кривой раздвижения» существенно стимули |
|||||||
ровали развитие теории пространственного распределения |
частиц |
||||||
в чистых |
э.-ф. лавинах 4 5 . Последующие |
эксперименты |
позволили |
||||
получить |
в первую очередь данные о пространственном |
распреде |
|||||
лении на умеренных расстояниях |
от оси ливня от 10""' до 1 моль- |
||||||
еровской |
единицы. |
|
|
|
|
|
|
Исследования с селектором стволов. Для фиксирования |
место |
||||||
положения оси ш. а. л. [25, 112] использовались специальные |
селек |
||||||
торы, отбиравшие случаи прохождения через данное место элек тронов и фотонов высокой энергии. С помощью этих селекторов можно было определять положение оси ливня с точностью, по-ви
димому, 5 м [25]. Результат, |
усредненный по широкому |
диапазону |
|||||||||
/V = 105 -г-107 , в |
этих работах |
таков: на высоте |
гор р(г) соответ |
||||||||
ствует |
функции |
Нишимуры — Каматы с s = 1,04-1,2; на уровне мо |
|||||||||
ря соответствующий интервал s = 1,2-5-1,5. |
|
|
|
|
|
||||||
Исследование |
методом |
коррелированных |
годоскопов. |
Более |
|||||||
точные данные о среднем пространственном |
распределении |
элек- |
|||||||||
C(s) |
подбирается |
из условия |
нормировки |
J / у—J X 2 j t — |
|
j = 1. |
|
||||
Показатель п в экспериментах с кривой |
раздвижения |
оказался |
заниженным |
||||||||
(на |
самом деле п ~ 3 , вместо п = 2,5), |
по-видимому, |
из-за |
возрастающего с |
|||||||
расстоянием эффекта наклонных ливней. Однако |
и с учетом этой поправки |
||||||||||
эксперимент по «кривой раздвижения» требует |
слишком |
большого |
значе |
||||||||
ния |
s. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90
тронов в ш. а. л. с различным полным числом частиц N были полу чены методом коррелированных годоскопов в цикле работ, выпол ненных советскими учеными 1113, 114]. В этих работах использо валось большое число 1500-4-2000 счетчиков разных площадей, включенных каждый в экономичную схему совпадений, собранную на безнакальных тиратронах [115]. Заслуга создания экономичных
Рис. 32. План установки [113] для исследования пространственного распределения методом коррели рованных годоскопов. Заштрихо
ванные |
прямоугольники |
— |
счет |
||||
чики |
различных |
|
|
площадей |
|||
а = 330 |
см2, |
100 см2 |
и |
24 |
см2. |
||
Каждый |
|
прямоугольник |
— 24 |
||||
счетчика. |
Незаштрихованные |
пря |
|||||
моугольники |
— детекторы |
про |
|||||
никающих частиц. |
На |
различных |
|||||
расстояниях |
от |
центральной |
обла |
||||
сти вплоть |
до |
250 |
м [113] распо |
||||
лагались |
детекторы |
электронов и |
|||||
проникающих |
частиц |
|
|||||
схем на безнакальных тиратронах принадлежит Л. Н. Кораблеву. Счетчики были распределены в горизонтальной плоскости в виде большого числа отдельных групп по несколько десятков счетчи ков в каждой группе (см., напр., рис. 32).
С помощью каждой группы можно определить плотность лив невых частиц в месте расположения этой группы (см. (2.2.17)).
Далее одним из способов |
(стр. 39) находилось положение оси каж |
||||||||||||||
дого |
индивидуального |
ш. а. л. с |
точностью ~ 1 |
м. За |
меру числа |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
частиц в индивидуальном |
ливне |
|
принималась |
|
величина |
^ |
р,-, |
||||||||
где k — число групп |
годоскопических |
счетчиков |
в |
|
|
i = i |
Л |
||||||||
области |
|||||||||||||||
(рис. 32) их плотного расположения4 6 ; |
pj — плотность, |
измерен |
|||||||||||||
ная i-группой. Для получения |
усредненного |
пространственного |
|||||||||||||
распределения для ливней с заданным N значения |
р» на всех рас |
||||||||||||||
стояниях от оси в |
индивидуальном |
ливне приводились |
к |
некото- |
|||||||||||
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рому |
среднему |
^ |
рг |
из |
данного |
выбранного |
интервала. |
После |
|||||||
|
|
|
t = i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
получения |
таким |
образом |
средних значений р на различных г от |
||||||||||||
оси полное |
число |
частиц |
./V определялось как fp(r)2nrdr, |
|
где ин- |
||||||||||
Как |
показали расчеты, |
k |
pi, является достаточно |
точной |
мерой |
полного |
|||||||||
|
|||||||||||||||
i = l
числа частиц в области А при попадании оси ливня в любое место этой области.
91
теграл берется до максимальных, представленных в данной уста новке расстояний г. Результаты измерений (34, 29] показаны на рис. 33. Как видно, форма функции пространственного распреде
ления как |
на уровне моря, так и на |
высоте гор не зависит от чис |
||
ла частиц |
в ливне N и лучше всего |
описывается функцией Ниши- |
||
муры— Каматы |
с s = 1,25 |
на высоте |
гор и на уровне моря. В пере |
|
численных |
выше |
работах |
(34, 29] |
при получении усредненной |
Рис. 33. Пространственное распределение электронов, получен ное методом коррелированных годоскопов ( Д О + ) и сцинтилляционных счетчиков (сплошные линии) на высоте гор, а — и на уровне моря, б — по данным работ >[29, 34, 18, 45]
функции |
предполагалось, |
что флуктуации |
в |
самой |
форме |
р(г) |
незначительны. Если учесть флуктуации р(/")> |
которые, как |
вид- |
||||
|
|
|
|
|
k |
|
но будет ниже, реально существуют, то величина |
J] |
Pi, |
||||
вообще |
говоря, не будет |
пропорциональна |
полному числу частиц |
|||
в ливне, а будет зависеть также от формы |
пространственного |
рас |
||||
пределения индивидуального ливня. В силу |
этого при |
нормировке |
||||
92
k |
|
|
|
|
по £ Р г |
могут оказаться подчеркнутыми функции с |
более |
силь- |
|
t=i |
|
|
|
|
ным градиентом 4 7 . |
|
|
|
|
Метод сцинтилляционных счетчиков. На |
рис. 33, а |
и 33,6 |
пред |
|
ставлены |
также экспериментальные данные |
об усредненной |
функ |
|
ции р(г) [45, 18] японских физиков с использованием сцинцилляционных счетчиков. В работе [45] для определения положения оси
использовалась |
система |
|
из |
100 |
сцинтилляционных счетчи |
||
ков, площадью |
0,25 м2 |
каждый, |
расположенных равномерно |
||||
в квадрате |
со |
стороной |
22,5 |
м. |
|
||
В работе [18] этой цели |
служили 3,0 h |
||||||
64 искровые |
камеры, |
располо |
Р |
||||
женные почти вплотную и покры |
^иск |
||||||
вающие |
площадь ~20 |
м2. |
Как |
2.0 |
|||
|
|||||||
видно из рисунков, р(г), опреде |
1.0 • |
||||||
ляемая |
посцинтилляторам, |
имеет |
|||||
заметно |
более |
крутой ход, чем |
|
||||
р(г), определяемая |
с |
помощью |
0.1 |
I |
|
|
Ю |
100 |
|
|||||
годоскопических |
счетчиков. |
Это |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
объясняется |
тем, |
что |
благодаря |
Рис. |
34. |
Зависимость |
отношения |
|||||||
конечной |
толщине |
сцинтиллятора |
плотностей |
|
потоков ливневых |
ча |
||||||||
(в упомянутых |
опытах |
толщина |
стиц, измеренных сцинтиллятором |
|||||||||||
составляла |
5 |
см, |
|
т. е. ~0,1 t |
и искровой |
|
камерой от |
расстояния |
||||||
единицы) |
|
происходит |
переход |
|
г от |
оси |
ливня |
[118] |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ный эффект э.-ф. компоненты. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Благодаря |
более |
крутому |
по |
сравнению |
с |
электронами |
спаду |
|||||||
плотности |
фотонов |
с удалением |
от оси |
ливня |
отношение |
плот |
||||||||
ности потоков частиц по показаниям сцинтилляторов и по пока заниям счетчиков убывает с расстоянием4 8 (для сцинтилляторов толщиной 5 см от 2 до 1,1) при изменении г от 1 до 10 ж; при больших расстояниях вплоть до 1000 м это отношение, по-видимо му, не изменяется.
На рис. 34 представлены наиболее полные экспериментальные данные об отношении плотностей, измеренных сцинтиллятором и искровой камерой [118]. Это отношение, вообще говоря, может оказаться функцией возраста ливня s. Измерения его для разных s отсутствуют. Таким образом, наиболее точные измерения про странственного распределения ливневых частиц и числа частиц в ливне N могут быть выполнены только с помощью детекторов типа счетчиков Г.—М. или с помощью искровых камер.
Распределение ливней по параметру s. Для современных ком плексных установок по изучению ш.а. л. свойственно использова ние больших чувствительных площадей детекторов заряженных
4 7
4 8
Этот эффект практически мал для использованных установок.
Существенную роль в этом эффекте играют и взаимодействия я.-а. частиц в сцинтилляторе.
93
частиц в виде большого числа пунктов наблюдения. С помощью таких установок можно определять с достаточно хорошей точно стью пространственное распределение в индивидуальном реги стрируемом ливне в том диапазоне расстояний г, который вносит основной вклад в полное число частиц N.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wis),"/. |
|
|
Л/ = 3 ю5 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
N•10 |
|
зо\- |
|
|
|
|
|
|
|||||||
W(s),% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 0.8 0,9 1,0 |
1,1 1.2 '.3 |
1,4 |
J.5 |
0 |
07 08 |
09 1,0б1.1 |
|
1.2 1.3 1,4 1.5 |
||||||||||||
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
to |
WIS), % |
N-10 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- wis), |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
301 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20Y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_1 |
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
0.7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,1 1,2 |
1,3 1,4 |
1,5 |
1.6 |
|
|
1,0 |
1.1 |
1.2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1.6 |
IP |
|
||
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис |
35 |
Распределение по параметру |
s |
для |
ливней |
с |
-различным |
|
|
|||||||||||
числом |
частиц согласно [119]: W = 1 0 5 (а); JV = 3-105 (б); JV=106 |
|
(в); |
|
|
|||||||||||||||
N=\07 |
|
(г). Пунктиром показаны распределения, ожидаемые за |
счет |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
ошибок в |
определении s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Для усредненной функции р(г) этот |
диапазон г = 1 0 - И 0 0 |
м |
в |
|||||||||||||||||
случае |
установок, |
исследующих |
ливни |
с числом |
частиц |
|
Л^е =Ю5 -т- |
|||||||||||||
-т-106. Пространственное распределение |
в |
указанном |
|
диапазоне |
||||||||||||||||
расстояний при анализе эмпирических данных на |
ЭВМ |
(см. гл. II) |
||||||||||||||||||
обычно предполагается |
в форме, зависящей |
от одного |
параметра |
s |
||||||||||||||||
94
и принадлежащей семейству функций Нишимуры и Каматы (4.2.1).
Для ш. а. л., имеющих направление, близкое |
к вертикали, на уров |
не моря [119] были получены распределения |
по s в широком диа |
пазоне значений N (рис. 35). Точность в определении параметра s |
|
в индивидуальном ливне зависит от s, от положения оси ливня относительно центра установки, от величины N. Для установки
типа [119] эта точность |
была определена методом |
Монте-Карло и |
|
в среднем составляла величину — |
0,05. |
|
|
|
s |
|
по s, ожидае |
На рис. 35 показаны |
пунктиром |
распределения |
|
мые в предположении, что истинное распределение есть дельта-
функция 5(s—s) и учитываются ошибки |
в |
определении |
|
s~5%. |
||||||||
При нахождении истинного распределения |
по s необходимо было |
|||||||||||
учитывать |
особенности |
системы отбора ш. а. л. Дело |
в |
том, что |
||||||||
эффективная площадь |
регистрации |
ливней |
зависит |
от |
параметров |
|||||||
s и N. Если требовать, чтобы на |
протяжении всей эффективной |
|||||||||||
площади |
вероятность |
регистрации |
была |
бы |
не менее |
100—е% |
||||||
(где е~нескольких |
процентов), то для локальной |
системы |
отбора |
|||||||||
кратности п имеем следующее |
условие: |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
v |
|
' |
100 |
|
|
|
|
|
|
Так |
как fs(j~^ |
падающая |
с rjrx функция, то |
радиус |
эффек |
|||||||
тивной |
области регистрации растет |
с N. Зависимость |
от s |
более |
||||||||
сложная: при малых N радиус эффективной области растет с уменьшением s: при больших JV — падает. Это связано с поведе нием нормированных функций Ы^/п ) на малых и больших рас стояниях от оси ливня. В работе [119] особенности системы отбора были учтены таким образом, что радиус эффективной области регистрации для каждого значения N выбирался из условия реги страции ливней с максимальными или минимальными s в зави
симости от того, 'Для каких s вероятность |
регистрации |
была |
мень |
||||||
ше. При этом предполагалось, |
что s m l n =0,7; |
s m a x = l , 6 . Это пред |
|||||||
положение |
вполне оправдалось. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Зависимость s от числа частиц Ne . Из рис. 35 видно, что полу |
|||||||||
ченные распределения по s близки к гауссовым |
со средним |
зна |
|||||||
чением s—1,18+0,02 для N= 105 Ч-5-106 |
и |
величиной |
дисперсии |
||||||
VD(s)-^0A. |
При больших значениях N величина s возрастает до |
||||||||
величины |
1,35±0,03, что находится явно |
за |
пределами ошибок |
||||||
эксперимента. |
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
Наблюдаемое постоянство s |
при изменении |
в |
интервале, |
||||||
равном почти двум порядкам, резко противоречит |
электромагнит |
||||||||
ной каскадной теории. Согласно эксперименту |
можно |
допустить |
|||||||
изменение |
s на 0,02, а по электромагнитной каскадной |
теории при |
|||||||
изменении |
N от 105 до 5-Ю6 следовало бы ожидать |
уменьшения |
|||||||
95
s на 0,2. Абсолютное значение |
s = 1,4 при |
JV=105 по электромаг |
|||||||||||||
нитной каскадной |
теории |
также |
противоречит |
эксперименту. |
|
||||||||||
В дальнейшем |
мы рассмотрим |
вопрос о влиянии ядерно-каскад |
|||||||||||||
ного процесса |
на |
структурную |
функцию |
электронов |
(см. § 3 |
на |
|||||||||
стоящей |
главы). |
|
s |
|
|
числа частиц в ливне N |
|
|
|
||||||
Зависимость параметра |
от |
рассмат |
|||||||||||||
ривалась |
также |
в работе |
J120], |
выполненной |
на |
высоте |
|
гор |
|||||||
(х = 700 |
г/см2) |
с |
помощью |
спинтилляционной |
методики. |
Установ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ка состояла из 120 сцинтилля- |
||||||||
5 |
|
|
Ф |
• |
|
- |
торов |
площадью |
0,25 |
м2 |
каж |
||||
1,3 |
|
|
|
|
|
|
дый, |
из которых |
100 |
были рас |
|||||
1,2 |
|
|
|
|
|
|
положены |
равномерно на |
|
пло |
|||||
1,1 |
|
|
-j- |
' |
|
щади |
|
квадрата |
со |
стороной |
|||||
|
|
|
|
100 м, а остальные двадцать — |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
на расстояниях |
до |
100 |
м от |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
центра |
основного |
квадрата. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Дисперсия |
|
распределения |
s, |
|||||
5 |
Б |
|
' 7 |
8 CgN |
|
полученная на той же установ |
|||||||||
|
|
ке [45], превосходит дисперсию |
|||||||||||||
|
• МГУ |
+Норикура |
|
|
распределения S на уровне мо- |
||||||||||
Рис. 36. Зависимость параметра s rra уровне моря ( + ) и на высоте гор ( + ) от числа частиц в ливне iVe
ря. Это, |
по-видимому, свиде |
тельствует |
о справедливости |
с д е л а н н о г о |
выше замечания, |
|
что кривая |
на рис. 34 |
имеет |
|||
разный вид в зависимости от s. Именно |
зависимость |
переходного |
||||
эффекта от 5 может увеличивать разброс |
значений 5, |
получаемых |
||||
с помощью |
сцинтилляторов. |
s, возможно, |
|
|
||
Хотя распределения по s и средние |
искажены |
|||||
упомянутым |
эффектом, зависимость s(N) |
представляет |
интерес. |
|||
На рис. 36 дано сравнение зависимости s(N) |
для уровня |
моря и |
||||
высоты гор по данным [119, 120]. На уровне моря и гор наблю дается сначала некоторое уменьшение s с возрастанием N. Воз можно, что с учетом зависимости переходного эффекта от s это уменьшение на высоте гор менее существенно, так как величина, на которую изменяется s за счет переходного эффекта, по-видимо му, растет с уменьшением s. Однако существует тенденция к уве
личению s при максимальных N, наблюдаемая в обеих |
работах 4 9 . |
||||||
В работе [119] для выяснения причины такой аномалии в зави |
|||||||
симости |
s(N) |
|
была построена графически усредненная функция |
||||
пространственного распределения ливней с числом частиц N, рав |
|||||||
ным 105 и 107. При этом |
построении использовалось положение оси |
||||||
и число частиц ./V каждого ливня, найденное методом |
максимума |
||||||
правдоподобия. |
Оказалось, что в ливнях с А/ = 105 |
существует |
|||||
сильное |
(более |
чем на |
6 |
сред, квадр. ошибок) отклонение экспе- |
|||
4 9 Тенденция |
к |
возрастанию |
s |
наблюдается на двух высотах в ливнях с раз |
|||
личными |
N, |
но имеющими |
приблизительно одинаковую интенсивность. |
||||
96
риментального р при г>100 м от плотности р, вычисленной на основании функции f(r, s) при s=l,18_. Для больших N, наоборот,
существует |
аналогичное отклонение рэксп |
от |
р, вычисленной при |
||
s = 1,33 на малых расстояниях |
от оси при г < 4 0 ж ; р(г) на |
малых |
|||
расстояниях |
от оси ливня при |
больших |
N |
соответствует |
s ^ l , 2 , |
все это означает, что функция Нишимуры и Каматы плохо описы вает пространственное распределение электронов на больших рас
стояниях |
от оси ливня (г>г\). |
При выделении |
центральных обла |
|||||
стей мощных ливней |
(iV^lG 7 ) |
|
получаем |
р(г), |
соответствующее |
|||
малым s~ 1,2, а при выделении |
больших |
r ( r > r 1 ) |
в ливнях и с |
|||||
малым и с большим числом частиц получим р(г), |
соответствующее |
|||||||
большим |
s^l,35 . |
|
|
|
|
|
|
|
Первое время пытались искать причину такого отклонения от |
||||||||
функции |
Нишимуры |
и Каматы |
во влиянии |
ядерного рассеяния |
||||
я°-мезонов в актах ядерно-каскадного процесса, а |
также влиянии |
|||||||
эффекта |
суперпозиции функций |
р(г) парциальных э.-ф. лавин от |
||||||
я°-мезонов. Детальные расчеты |
|
пространственного |
распределения |
|||||
электронов с учетом |
ядерного |
рассеяния |
в рамках |
общепринятой |
||||
модели ядерно-каскадного процесса показали, что за счет этих
эффектов |
(в основном |
второго) |
возможно |
объяснить |
величину |
|
As от 0,05 до 0,15 |
(по |
данным различных работ). По-видимому, |
||||
причина |
отклонения |
пространственного распределения |
электронов |
|||
от функции Нишимуры |
и Каматы |
(As^0,15) |
определяется и не |
|||
достаточной, с точки зрения эксперимента, точностью теоретиче ского расчета для э. ф. лавин при г~>Г\50.
Что касается причин возрастания s при JV^IO8 в [120], то они, возможно, те же и связаны с некоторым увеличением диапазона значений г с возрастанием числа частиц N.
Пространственное распределение на больших расстояниях от оси. Пространственное распределение электронов «а больших рас стояниях от оси {г>Г\) и (г^Г]) исследовалось также в ряде ра бот, выполненных в последнее десятилетие с помощью комплекс ных установок для исследования ш . а . л . от частиц с первичной энергией 10 1 7 - М0 1 9 эв. В работах [101] и {121] это исследование проводилось с помощью сцинтилляционных счетчиков, в работе [122] — с помощью счетчиков Г.—М., включенных в годоскоп. Осо бое внимание уделялось согласованию разрешающего времени детекторов и времени запаздывания управляющего импульса, ко
торый |
даже в случае вертикального (а |
тем |
более |
наклонного) |
|
ш. а. л. поступал в |
место расположения |
детектора с |
запаздыва |
||
нием, |
определяемым |
размером управляющей |
системы |
и удалени |
|
ем детектора от центра установки. Также очень важно было учи тывать реальную толщину ливневого фронта. Если использовать
5 0 Согласно |
Ю. И. Пасхалову |
(Диссертация НИИЯФ, МГУ, 1972 г.) при |
г>гх |
функции Н. — К. должны |
быть поправлены с учетом неоднородности |
атмо |
|
сферы. |
Величина поправки |
близка к требуемой экспериментом. |
|
7 Г. Б. Христиансен |
97 |
данные рис. 34 об отношении плотностей, измеренных сцинтилляторами и искровыми камерами, то в области г больше 10 м от оси указанное отношение не зависит от расстояния и равно 1,1. Таким образом, на больших расстояниях от оси сцинтилляторы
дают, по-видимому, неискаженную |
функцию |
|
пространственного |
|||||||||||||||
распределения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В работе [122] функция пространственного распределения |
элек |
|||||||||||||||||
тронов, |
полученная |
из |
функции распределения |
|
всех |
заряженных |
||||||||||||
|
|
|
|
|
частиц путем вычитания плотно- |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
сти мюонов5 1 , хорошо |
соответст |
||||||||||||
|
-Москба, |
rt =80 м |
вует |
функции |
Нишимуры |
и Ка- |
||||||||||||
|
• Вулкан |
Ренч, г *Ю0м |
маты |
со значением |
5 = 1 , 4 |
при |
||||||||||||
|
Эль Альто, г, = Ш м |
г = 1 0 0 - М 0 3 м и для |
yV=107 -M08 . |
|||||||||||||||
|
В работе [101] |
также |
получено |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
хорошее |
|
согласие |
эксперимен |
||||||||||
|
|
|
|
|
тальной |
функции |
с теоретической |
|||||||||||
|
|
|
|
|
для |
s = |
1,3 |
при |
г |
от |
десятков |
до |
||||||
|
|
|
|
|
300 м от оси на уровне |
моря |
и |
|||||||||||
|
|
|
|
|
JV = 2-107 . На |
высоте гор |
(4 |
км), |
||||||||||
|
|
|
|
|
однако, |
при г |
|
от |
десятков |
до |
||||||||
|
|
|
|
|
500 м и |
тех |
же N |
эксперимен |
||||||||||
|
|
|
|
|
тальная |
функция |
лучше |
согласу |
||||||||||
|
|
|
|
|
ется |
с |
теоретической |
при |
s = l |
|||||||||
|
|
|
|
|
[41]. Это не противоречит |
резуль |
||||||||||||
|
|
|
|
|
тату |
работы [120] о |
возрастании |
|||||||||||
|
|
|
|
|
5 при больших |
|
Л' (см. рис. 36). |
|
||||||||||
-2 |
|
|
|
|
|
В |
работе [12] также |
исследо |
||||||||||
|
|
|
|
|
валась функция |
пространственно |
||||||||||||
|
|
|
|
|
го |
распределения |
электронов |
в |
||||||||||
Рис. 37. |
Пространственное |
распре |
ливнях с числом |
частиц |
107 ч-Ю8 |
|||||||||||||
деление |
электронов на |
периферии |
на |
промежуточной |
высоте 2 км |
|||||||||||||
ш. а. л. с N=107 |
по |
данным |
в диапазоне расстояний от оси от |
|||||||||||||||
[122] —• сплошная |
линия; |
[121] — |
сотен |
метров |
до |
1,5 км и было |
||||||||||||
штриховая линия; |
(41] — пунктир |
|||||||||||||||||
получено |
хорошее |
согласие |
с |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
функцией |
Нишимуры |
и |
Каматы |
||||||||||
для s=l,25. На |
рис. 37 показаны |
усредненные функции |
простран |
|||||||||||||||
ственного распределения электронов по данным цитированных вы ше работ. Флуктуации пространственного распределения электро нов на периферии ливня пока не изучены.
Основные результаты по исследованию пространственного рас пределения электронов на средних расстояниях от оси ливня и на
его периферии |
сводятся к |
следующему. На |
средних |
расстояниях |
|||
от |
оси |
5 - И 00 м функция |
пространственного |
распределения элек |
|||
тронов |
хорошо |
описывается теоретической |
функцией |
Н.—К. для |
|||
5 1 |
На расстояниях |
от 100 до 1000 м от оси доля |
мюонов возрастает согласно |
||||
|
экспериментальным данным |
при i V ~ 1 0 7 от 3 до |
30%. |
|
|||
98
случая l n £ / | 3 > l n — |
со |
значением |
s = |
1,2 |
|
на |
уровне |
моря, |
|||||
s = 1,05-=-1,2 на |
уровне |
г о р 5 2 |
при |
iV~105 . На |
стратосферных |
высо |
|||||||
тах |
(12 км) |
([99] возможно |
уменьшение |
s |
до |
0,9 при iV=105 -H06 . |
|||||||
В |
интервале |
изменения |
N |
от |
105 до |
5 • 106 |
на |
уровне моря s |
|||||
остается постоянным с точностью |
« 0 , 0 4 , |
на |
высоте |
гор возможно |
|||||||||
уменьшение |
s |
до 0,9+1,0. |
Независимость |
s от |
N в |
широком |
диа |
||||||
пазоне и слабая зависимость от высоты (при — 105 106) суще ственно противоречит представлениям классической электромаг нитной каскадной теории. При больших N величина s возрастает как на уровне моря, так и на высоте гор, что, по-видимому, для больших N связано с увеличеием интервала г (переход к пери ферии ливня), неточностью расчетов Н.—К. для периферии ливня и возрастанием с г роли старых парциальных э.-ф. лавин. Тогда при переходе от уровня моря к высоте гор функция простран ственного распределения становится заметно круче и s умень шается 5 3 .
Что касается вопроса о том, почему структурные функции электронов все-таки относятся к классу функции Нишимуры и Каматы, во всяком случае в определенном диапазоне расстояний от оси, то на него можно ответить следующим образом. В э.-ф. лавине реального ливня осуществляется суперпозиция парциаль ных э.-ф. лавин, происходящих от я°-мезонов различных энергий, рожденных на различных высотах в атмосфере. Каждая из этих лавин имеет пространственное распределение в соответствие с электромагнитной каскадной теорией. Можно ожидать, что и сум марная лавина будет иметь пространственное распределение, со ответствующее некоторому эффективному s в определенном диа пазоне г. Однако это 5 существенно отличается от s для той же первичной энергии Е0 и глубины t, рассчитанного по классической каскадной теории. А именно 5Э фф<5каск.теор.-
Пространственное распределение на малых расстояниях от оси.
Особый интерес представляет изучение малых расстояний от оси
ливня |
м. |
Эти расстояния не |
вносят сколько-нибудь заметно |
го вклада |
в |
полное число частиц |
N, но детальное исследование |
структуры ствола ливня может дать ценную информацию о рас
пределении |
поперечных импульсов вторичных частиц в |
актах |
|
ядерно-каскадного |
процесса, а также, возможно, и информацию |
||
о химическом составе первичного излучения. |
|
||
Первые |
попытки |
исследования ствола ш. а. л. относятся |
еще5 к |
50-м годам [124, 125]. В работе [124] впервые для этого использо
вался детектор большой |
площади |
и |
непрерывной |
чувствительно- |
|||||||
5 |
2 |
Верхняя |
граница дается с учетом поправки |
на переходный |
эффект |
в сцинтил- |
|||||
|
|
ляторах, нижняя — |
без |
поправки. |
|
|
|
|
больших N |
||
5 |
3 |
Может |
существовать |
и |
другая причина |
высотного хода |
s |
при |
|||
|
|
при наличии слабого изменения s с высотой при малых |
N. |
С возрастанием |
|||||||
|
|
расстояния от оси ливня средний возраст парциальных |
э.-ф. лавин от пио |
||||||||
|
|
нов ш. а. л. возрастает. Этот эффект, частично объясняющий зависимость |
|||||||||
|
|
s{N), |
может быть меньше |
на высотах |
Чакалтая, чем на |
уровне |
моря. |
||||
7* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
99 |
|
