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

Распределение траекторий ливневых частиц на заданном рас­ стоянии от оси ливня. Рассмотрим площадь 5, расположенную на расстоянии г от оси ливня. Введем так же, как это делается в электромагнитной каскадной теории, функцию пространственного распределения ливневых частиц f(r), показывающую вероятность попадания ливневых частиц на площадку единичной площади на расстоянии г от оси ливня. Число частиц, падающих на площадь 5, в среднем равно Nf(r)S, где N — полное число частиц в ливне. Это число частиц может испытывать флуктуации относительно среднего значения за счет случайного (в силу кулоновского рас­ сеяния) распределения траекторий частиц вблизи площадки S. Если не учитывать генетическую связь частиц в момент их совместного рождения, например образования электронно-позитронных пар, то траектории различных частиц, падающих на ллощадку 5, можно считать независимыми, так как они (частицы) имеют независимую историю многократного рассеяния.

Таким образом, в первом приближении можно считать, что флуктуации в числе частиц п, падающих на площадку 5, даются законом Пуассона

f {

n ) = ("-nr)S)n

e _ [ N f ( r ) S l

С какой точностью

выполняется

этот закон для эксперимен­

тальных установок обычных размеров? Очевидно, что генетическая связь частиц проявится при их попадании на установку линейных размеров d, если расхождение этих частиц г за счет кулоновского рассеяния на пути h от места генерации до уровня наблюдения будет порядка или меньше d.

Как известно из теории многократного рассеяния,

 

?=т^"-т(т-УШ'

 

<2Л'5>

где h — расстояние от места генерации

до уровня наблюдения.

Полагая

Vr2~d~

1 м и £ — р\ получаем /г = 25 м.

 

При

/ г ^ 2 5 м эффект генетической

связи существен,

и распре­

деление

траекторий

по закону Пуассона нарушается.

Поскольку

генерация частиц происходит на пути порядка лавинной единицы, степень нарушения распределения Пуассона для основной массы частиц не превышает 1 7

h

2 5

On/

~

 

8%.

Х0 320

По-видимому, распределение Пуассона для траекторий доста­ точно хорошо выполняется и для мюонов, так как для них рост величины h компенсируется ростом высоты генерации.

1 7 Для частиц с

£ > { 5

степень нарушения распределения Пуассона для траек­

торий может

быть

значительной.

30

 

 

 

 

§

2. МЕТОД n-КРАТНЫХ СОВПАДЕНИЙ [19]

Пусть

плотность потока

частиц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9=Nef(r),

 

 

(2.2.1)

причем

функция f(r)

от Ne

не зависит и форма ее не

флуктуирует.

Введем

понятие

спектра ливней

по числу

частиц ф(Лг е ,

ft,

x)dNe,

которое можно определить как число осей ливней с числом

частиц

от Ne до

Ne + dNe,

падающих

на

единицу

площади в

единицу

времени

 

и

на

единицу

телесного

угла

под

 

углом

ft к вертикали

и на глубине х

в атмосфере. Пусть

 

 

 

 

 

 

Ф (Ne,

х, ft)

dNe

=

А (ft, х) yv-tx+D dNe,

 

 

(2.2.2)

т. е. мы считаем, что спектр по числу частиц соответствует степен­ ному закону, мало изменяющемуся с N, ft и х. Это предположение в первую очередь означает, что мы принимаем первичный энерге­ тический спектр также в виде степенного закона.

В случае электромагнитной каскадной теории число частиц в ливне N связано с первичной энергией лавины соотношением

N EQ.

Если

первичный

энергетический

спектр

имеет

вид

F(E0)dE0

 

— £ V ( V + 1 ) dE0,

то, подставляя

вместо Е0

N, получим

 

 

 

 

 

 

<p(N)~N~Wi+l)dN.

 

 

 

 

(2.2.3)

В

простейшем

случае

электромагнитной

каскадной

теории

x = y/s.

Тогда частота

я-кратных совпадений,

расположенных

ло­

кально

счетчиков,

площадь

каждого из которых

равна

 

о, будет

Сп (а) =

j j j" j

(1 e-W(r)ccos*y. a (ft,

x) N7{x+l)

dNe2nrdr

sin

ftdftdy.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.2.4)

Подынтегральное выражение состоит из следующих сомножи­

телей:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. (1 — g—JVf(r)ttos«yi _ вероятность

срабатывания

п

счетчиков

площади

a cos

ft при

условии, что

на

каждый

счетчик

падает в

среднем

Nf (r)acosft

частиц. Фактор

cosft учитывает величину

про­

екции площади счетчика, предполагаемого плоским, на плоскость перпендикулярную направлению оси ливня ft. Все счетчики предпо­ лагаются расположенными в одной горизонтальной плоскости на расстоянии друг от друга, сравнимом с их размерами и значи­ тельно меньшем, чем расстояние от этих счетчиков до осей подав­ ляющей части регистрируемых ливней 1 8 .

Это условие заведомо выполнено, если расстояние между счетчиками порядка метра.

31

2. 2nrdr — площадь

кольца с радиусами г,

r + dr в

плоскости,

перпендикулярной

направлению оси ливня ft, ф.

 

 

 

3.

A (ft, X) N7(K+X)

dNе sin ftdftdy— число осей ливней с числом

частиц

Ne, Ne

+ dNe,

падающих на единицу площади в единицу вре­

мени

и в телесном

угле

sin ftdftdy.

 

 

 

 

Произведение

второго

и третьего

сомножителей дает частоту

ливней

с числом

частиц

Л/е, Ne + dNe,

оси которых падают на рас­

стоянии г, r + dr от установки в интервале dftdq.

 

 

Преобразуем выражение для Сп(о),

введя

вместо

переменной

jVe

плотность

потока

частиц р, связанную

с iVe соотношением

<2.2.1)

 

 

(а) = jjjj(1 — e-pacosO)*А ^

 

 

 

 

 

Сп

Х ) х

 

 

 

 

х

 

I _ Р _ Y

" 2 n r d r

sin ftdftdy.

 

 

 

 

 

 

\f(r)J

 

f{r)

 

 

 

Далее,

можно

получить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л/2

оо

оо

 

 

 

 

 

С „ ( о ) =

j

 

j

j"

j (1 — e-p< I C O S < > )"p-(J '+1 »dp/(r)x

х

ф=0 ф=0 p=0 r->Q

X 2лгйгЛ(т>, x) sin ftdftdy.

Наконец, проведем преобразование р cos т}->-р0 , тогда

 

 

00

 

 

 

 

00

 

 

 

 

Са(о)=

j (1 — e - ^ p - ^ + D

dp0 j"

j"

j cos* #/*(r) x

 

 

 

Po=0

 

 

 

-9 ф r-»0

 

 

 

 

 

 

x

2nrdr Л(Ф, x) slnfldfldq).

 

(2.2.5)

Выражение

cos*ftf*(r)2nrdrA

(ft, x) sin тЗгШф X

 

 

 

 

x

р-ри-о d P o = В (x) p-<*+» d P o

 

(2.2.6)

называется

спектром

плотностей и

представляет

собой

интенсив­

ность ш. а. л.,

создающих

плотность

потока

частиц

от ро до

ро + dpo в данном месте горизонтальной

плоскости на глубине х в

атмосфере.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г-^0,

Выражение

для

спектра

плотностей

не

расходится

при

если функция

f(r)

имеет

ход не

круче,

чем

1/ги (/-->0)

при

п < — . Это условие хорошо выполняется для регистрируемых

к.

ш. а. л. Таким образом, число совпадений Сп(а) дается выраже­ нием

32

 

 

 

 

С„ (о, х) = j

(1 -

er^YB

 

(х) р-еи-») ф 0 .

 

 

 

(2.2.7)

Подынтегральное

выражение,

называемое

спектром

регистри­

руемых

плотностей, при больших п

(га = 6)

имеет вид кривой,

пред­

ставленной

на рис. 3. При малых ро она характеризуется

законом

Po_ ( > t + 1 > ' П Р И

больших ~ р ^ " ( х + 1 ) . Фактически

при

малых

ро

спектр

обрезан

при р о а < 1 .

Совершая в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.2.7)

 

подстановку

p0 a = Z, по­

 

 

( /-е

-рб,б

,

 

 

-2,5

 

 

 

лучим,

что

C n ( a ) ~ a x .

Можно

 

 

)

(рб)

 

 

 

 

 

легко

показать,

что такая

зави­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

симость

получается

и

для слу­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чая нелокальных

установок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изучая

 

эту

 

зависимость,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

можно

 

найти

показатель

спек­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тра ливней по числу частиц %, а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

далее, используя ту или иную

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

модель развития ливня, и пока­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

затель

 

первичного

энергетиче­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ского спектра

 

у. Такой

метод оп­

 

Рис. 3.

Спектр

регистрируемых

ределения к,

названный

методом

 

 

плотностей ш. а. л.

для

случая

вариации

 

площадей

 

счетчиков,

 

локальной

установки

кратности

широко

использовался

в

ранних

 

 

 

п =

6 и "х= 1,5

 

 

работах

по ш. а. л.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведем

абсолютное выражение

 

для числа

n-кратных

совпа­

дений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сп {о, х) =

j (1 -

e-wyB(x)

р-РИ-1) d

P

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

В(х) Г (2 — х)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.2.8)

 

 

 

 

 

 

 

х (х — 1)

fe=l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(математический

вывод

см. [19, 20]).

Используя

это выражение,

методом

вариации площадей можно

найти не только х, но и

В(х).

Вклад ливней с различным расстоянием г

 

оси от

установки.

Если в выражении (2.2.5)

провести интегрирование

по роФ и Ф, ТО

остается

подынтегральное

выражение

вида

f*(r)2nrdr

 

(2.2.9), ко­

торое

является

распределением

осей

регистрируемых

 

ливней

 

около

локальной

установки и имеет

следующий физический

смысл. Для

регистрации ливня (рис. 3) необходимо, чтобы над установкой был поток частиц с плотностью больше некоторой p m j n 3е —-. Так как

p = iV/(r), то на каждом расстоянии от установки г существует свое эффективное минимальное значение N для регистрируемых ливней, причем N~p/f(r).

3 Г. Б. Христиансен

33

При увеличении г

\f(r)

убывает, а

N

возрастает.

Число

же ре­

гистрируемых ливней падает по закону

N~H—/*(г).

Фактор

2nrdr

в подынтегральном выражении имеет очевидный

геометрический

смысл. Функция

f*(r)2nrdr

убывает с г

достаточно

медленно, так

что

в создание

С„(а)

вносит вклад

широкий

спектр

расстояний

осей

ливней

от

локальной

установки

(рис. 4).

На

расстояниях,

сравнимых

с размерами

локальной

установки,

рост

функции

(2.2.9) с уменьшением г прекращается, так как эффективное г остается порядка размеров установки.

2-Ю V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 tQti

Рис.

4.

Спектр

расстояний

осей

Рис. 5.

Спектр регистрируемых

регистрируемых

ливней

для

ло­

ливней ty(N)

по числу частиц для

кальной

установки. Спектр пост­

локальной

установки.

Площадь

роен

для

к. = 1,5 и f(r) в

соответ­

счетчиков,

включенных

на совпа­

ствии

с

экспериментальными

дан­

дения,

а = 0 , 1 3 2

м3

ными

для

усредненной

функции

 

 

 

 

пространственного

распределения

 

 

 

 

 

 

на

уровне моря

 

 

 

 

 

 

Зависимость С„ от глубины. Из выражения (2.2.5) следует одна важная особенность зависимости С„(о, х) от глубины места на­ блюдения х в атмосфере. Эта зависимость связана с тем, что плот­ ность воздуха экспоненциально убывает с высотой. Пространствен­

ное расхождение

частиц за

счет

кулоновского

рассеяния имеет

масштаб г% = —т-Хп

Величина же

X0~d(x).

 

 

 

Р

Ч)-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассеяние на разных высотах частиц одних и тех же энергий

будет приблизительно одинаковым, если за единицу длины

принять

величину Г\. Функция f(rlrx)

может быть выражена

через

функцию

f(r) исходя из условия

нормировки

 

 

 

 

 

f(r)

2nrdr = j

/(r/гх)

rfrx drjrx

=

1,

(2.2.10)

 

 

f{rlr1) =

r\f{r).

 

 

(2.2.11)

34

Подставляя (2.2.11)

в (2.2.9), имеем

 

 

f*(r)2nrdr

=

Г(г/г1)гТ2п(г/г1

)d(r/r1rfl ~г\~.

(2.2.12)

Таким

образом,

переходя от

(2.2.12)

к (2.2.5), получаем, что

С и (а, х)

зависит

от х не только

в силу

высотного

хода спектра

ливней по числу частиц (функция А(х)),

но и в силу

дополнитель­

ного высотного хода спектра плотностей, связанного с неоднород­ ностью атмосферы 1 9 (при этом 2 — 2 х < 0 ) .

Спектр регистрируемых N. Исходное выражение (2.2.4) для С„(о, х) можно преобразовать, переходя к переменным N и р. Очевидно, что спектр регистрируемых ливней по числу частиц для

локальной установки ty(N) будет

значительно шире

исходного

спектра ливней по числу частиц

за счет роста эффективной пло­

щади регистрации ливней с возрастанием N (рис. 5). Практически

он простирается более чем на два

порядка.

 

Спектры плотностей, распределение осей регистрируемых лив­

ней и спектры регистрируемых ливней по числу частиц

можно рас­

считать и для случая установки больших размеров, состоящей из двух групп из я/2 счетчиков при расстоянии D между группами. Если D^>ru то оси регистрируемых ливней распределены на рас­ стояниях ~D от центра установки. Спектр по числу частиц полу­ чается также очень широким. Точный расчет таких установок [21] проводится численным интегрированием.

Использование метода n-кратных совпадений. Установки, ис­ пользующие метод п-кратных совпадений, сыграли в свое время большую роль в первых исследованиях таких основных характе­

ристик ш. а. л., как спектр

плотностей ш. а. л. (определение пока­

зателя к) и его высотный

ход, общий вид функции

'пространствен­

ного распределения ливневых частиц, доля

мюонов

и я.-а. частиц

в ш. а. л. на различных расстояниях от оси. Вид

функции про­

странственного

распределения

устанавливался

на

основании

изучения «кривой раздвижений», т. е. зависимости

С„(а, х, D)

от

D при известном значении х.

 

 

 

 

 

Проиллюстрируем это для случая D^>r{.

Если

принять,

что

пространственное

распределение

ливневых

частиц на

расстоянии

гЗ>Г] от оси ливня имеет

вид 1/г", то можно показать [21], что

 

 

 

 

 

 

(2-2-13)

и по известному значению к можно найти п. Соотношение (2.2.13) следует из того, что установка регистрирует ливни с плотностями p a ^ l . При увеличении D нужные pa возникают за счет ливней с

большим в Dn раз числом частиц. Но число таких ливней — .

D х

Фактор D2 появляется за счет увеличения общей площади реги­ страции с возрастанием D.

1 8 Этот вывод справедлив, если f(r) не изменяется существенно с х.

3*

35

Кроме электронов в ш. а. л. присутствуют частицы другой при­ роды. Доля мюонов и других частиц устанавливалась на основа­ нии сравнения числа совпадений Сп(а, х, D) с числом совпадений (n+1)-кратности с подключением вместо (п+1)- го счетчика детек­ тора частиц той или иной природы. Поскольку доля мюонов и я.-а. частиц среди всех ливневых частиц достаточно мала, а пло­ щади использованных детекторов мюонов и я.-а. частиц были не

намного большие, чем площади остальных счетчиков, задача

об

определении этой доли упрощалась.

 

 

 

 

 

Число совпадений

(п+1)-кратности

может

быть

получено

по

аналогии с формулой

для Сп(а,

х), но для другого спектра

плот­

ности, равного

а - ^ а е

Б ( х ) р - х ф ,

где а — доля

частиц интересую­

 

сь

 

 

 

 

 

 

 

щего нас типа.

Это

легко понять,

учитывая, что

для спектра

регистрируемых плотностей в случае n-кратных

совпадений

выби­

раются такие плотности р, для которых р ^ ц

(или

ря .-а

о-я..а.)

будут значительно меньше единицы. Поэтому точное выражение для числа (п+ 1)-кратных совпадений будет

C n + 1

(<re, а) =

j " (1 -

e~*W»)

(1 - е-»^)»

В (х) Р Г ( н + 1 ) dPe =

 

 

Сфе 3L

Ое

(1 Ре0е)" В (х) р Г ^ " ф е -

(2 -2.1 4)

Модификация

метода.

Существенным

недостатком

метода

n-кратных совпадений является усреднение

 

экспериментальных

данных

по весьма

широкому

интервалу

первичных

энергий

Е0 и

расстояний

г от оси ливня. Поэтому в

некоторых

работах

были

сделаны попытки уменьшить интервалы

усреднения

путем

комбинации многократных совпадений с антисовпадениями.

Если группа счетчиков, включенных на совпадения, располо­ жена локально, а счетчики, включенные на антисовпадения, по окружности некоторого радиуса, проведенной из локально распо­ ложенных счетчиков как из центра, то комбинация совпадений и антисовпадений позволяет выбирать ливни с числом частиц N и с положением оси относительно центра г, лежащие в довольно узких диапазонах.

Действительно, можно подобрать такие площади совпадательных счетчиков о с и антисовпадательных <та и такое расстояние между ними, что падение на установку ливней со слишком боль­ шим удалением оси от центра или ливней со слишком большим числом частиц просто не будет регистрироваться.

Метод комбинации совпадений и антисовпадений не нашел, однако, широкого применения и был вытеснен методом индивиду­ ального изучения ш. а. л. Это объясняется тем, что в первом из этих методов существенной является выборка регистрируемых ш. а. л. по градиенту функций пространственного распределения. Система с антисовпадениями отбирает ливни, имеющие большой

36

градиент структурной функции. Из-за флуктуации функции про­ странственного распределения и корреляции этой функции с дру­ гими параметрами ш. а. л. эффект выборки может быть очень су­

щественным 20

§ 3. МЕТОД ИНДИВИДУАЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

В первых работах [22, 23, 24] использовалось обычно неболь­ шое число детекторов ливневых частиц, разнесенных на некоторое

расстояние

друг

относительно

дру­

га.

 

По

 

показаниям

этих

де­

текторов

можно

было

определять

плотность

 

потока

 

ливневых

ча­

стиц в

трех — четырех

точках

пло­

скости

наблюдения.

Это

позволяло

найти положение оси и полное число

частиц

в

ливне, если априори извест­

на

функция

пространственного

рас­

пределения. В качестве таковой при­

нималась

функция,

рассчитанная

для

максимума чистой электронно-фотон­

ной лавины. В этом случае мы имеем

систему из трех или четырех уравне­

ний

для определения

трех

перемен­

ных: iV и координат

оси на

плоскости

Рис.

6.

Определение

поло­

наблюдения

X и

У (естественно,

что

жения оси и числа частиц в

в

первых

работах

предполагалось,

ливне по данным о плотно­

что отклонением

направления

оси лив­

стях,

наблюдаемых

в

инди­

ня

от

вертикали

можно

пренебречь).

видуальном

ливне

в

трех

точках

плоскости

наблюде­

 

Для трех

детекторов

(рис.

6)

за­

 

ния. Ось ливня

при условии

дача о нахождении оси ливня и числа

задания

функции

простран­

частиц

./V решается

двузначно.

Дан­

ственного

распределения

в

ным значениям pi, рг, рз

могут

соот­

степенном виде

г~п

должна

находиться

на

окружности,

ветствовать

 

л и б о

положение

оси

уравнение

которой

опреде­

внутри

треугольника

(А)

и относи­

П

 

ляется

условием

 

 

тельно

малое

значение N,

л и б о

по­

=

(

Рк

\ ' п

,

где

rt

и

\

)

ложение оси

за

пределами

треуголь­

rk

 

Рс

/

 

 

 

 

ника

(В)

и

большое

значение

N.

rt,

расстояния

от

 

оси

В случае четырех детекторов неодно­

ливня

 

до

соответствующих

 

пунктов

наблюдения

 

значность исчезает.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наряду

с работами, в

которых

были

сделаны первые

попытки

нахождения параметров индивидуального ливня, начались работы

Если

учесть флуктуации

функции

f(r),

то это

не

повлияет

на

выводы метода

многократных совпадений. В выражении Сп(о,

 

х)

надо

ввести

дополнитель­

ное

интегрирование

по параметру

или

параметрам,

характеризующим

индивидуальные f(r),

например

по

параметру

s

i[30J, если

f(r)

берется в

форме функции электромагнитной каскадной теории (функция Нишимуры и Каматы).

37

по детальному исследованию самой функции пространственного распределения в реальном ливне, так как априорное задание этой функции было, конечно, недостаточно оправданным.

Использование систем годоскопических счетчиков. Большую роль при решении этого вопроса сыграло использование систем годоскопических счетчиков, с 'помощью которых определялась плотность потока ливневых частиц р в различных точках плоско­ сти наблюдения [20, 25]. Рассмотрим, как определяется р с по­ мощью годоскопических счетчиков. Воспользуемся при этом теоре­ мой Байеса {26]:

W1(A/B) = <p(A)W2(B/A),

(2.3.1)

согласно которой условная вероятность события А (при условии, что произошло событие В) пропорциональна априорной вероятно­ сти А, умноженной на условную вероятность события В (при усло­ вии, что произошло событие А).

При регистрации ш. а. л. годоскопическими счетчиками про­ исходит срабатывание какого-то числа т счетчиков из полного их

числа п. Примем, что площадь каждого

счетчика -а. Будем

рас­

сматривать в качестве события А реализацию некоторого

значения

плотности потока частиц, в качестве

события

В — реализацию

некоторого числа сработавших счетчиков

m из полного

их

числа

п. Тогда по теореме Байеса

 

 

 

 

 

 

^ f — )

= Ф ( Р ° ) ^ . ( — X

 

(2-3.2)

Ч т,п

J

\

pa J

 

 

 

где ф(ро) — априорная вероятность

значений

per — зависит от

характера управляющей

годоскопом

системы

и, кроме

того, от

размещения годоскопических счетчиков относительно управляющих

и может

быть в принципе рассчитана для каждой

установки. Для

U?2 имеем

 

 

 

 

 

 

W2 { ^ - ) = С

(1 — е-рв)« е-(«-«)ро

 

(2.3.3)

согласно

предположению

о независимости траекторий

ливневых

частиц, падающих на группу

из п

годоскопических счетчиков.

В свою очередь множитель С« показывает, каким числом

способов

может быть реализовано срабатывание т счетчиков из п.

 

Для

большинства

значений

т и п—т (за

исключением

т = 0; 1 и п—т = 0; 1) знание

функции ф(ро) несущественно для

точного определения

наиболее

вероятного

значения per.

Действи­

тельно, при т~>\ и

п—т>\

функция (1

ег^а)тe-("-m)po

B b i p e .

зает из спектра плотностей ф(рсг) весьма узкий интервал, на про­ тяжении которого, благодаря своей непрерывности, функция ф(ра) изменяется мало.

Таким образом, наиболее вероятное значение ро может быть найдено из условия обращения в максимум выражения

38

Производя дифференцирование

W2

по р и

приравнивая

dp = 0, no-

лучим

 

 

 

 

— (п~т)

+ пе-Р° =

0.

 

Отсюда

 

 

 

 

=

I n — - — .

 

(2.3.4)

ап — т

Точность в определении наиболее вероятного значения может быть найдена исходя из распределения W2 (р) и существенно зави­

сит

от п и т.

При

малых

m<Cn

относительная ошибка

1=г.

С возрастанием т

 

 

 

У т

относительная

ошибка изменяется медленнее,

чем

i— , а

затем даже

возрастает. Как видно из

выражения

 

У т

 

 

 

 

 

(2.3.4), для наиболее вероятного значения р для перекрытия с

помощью годоскопа как можно более широкого

диапазона

регист­

рируемых плотностей

выгоднее не увеличивать

число счетчиков п,

а использовать

несколько групп счетчиков с

различными

значе-

ниями о, так как

 

1

 

 

р ~

— .

 

 

а

Метод коррелированных годоскопов. Вернемся к вопросу об экспериментальных методах изучения функции -пространственного распределения ливневых частиц. Наиболее непосредственные дан­ ные могут быть 'получены с помощью большого числа коррелиро­ ванно работающих групп годоскопических счетчиков (метод кор­ релированных годоскопов) [20,23,27,28], расположенных с доста­ точно большой плотностью на некоторой части плоскости наблю­ дения (см. рис. 7).

С помощью такой установки можно определять местоположе­ ние оси ш. а. л. с точностью порядка расстояния между группами счетчиков. При этом используется единственное свойство точки пересечения оси ш. а. л. с плоскостью наблюдения: в этой точке плотность потока частиц должна быть максимальна по сравнению с другими точками плоскости наблюдения. Это свойство характер­ но для чистой э.-ф. лавины, хотя и нуждается в эксперименталь­ ной проверке в случае реального ш. а. л. Если исходить из этого

свойства, то для установки рис. 7 можно получить две

зависимости

J ] Pik

от k (фактически от

X) и ^ pik

от i (от У),

считая, что

«=1

 

k=l

 

 

полное

число номеров групп

счетчиков в

направлении

осей X и У

одинаково и равно /. Сумма £ pik достигает максимума при не-

39

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ