Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Христиансен, Г. Б

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
13.7 Mб
Скачать

шим 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 5 -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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ