книги из ГПНТБ / Григоров, Н. Л

мосферном ливне, падающем на установку, если Nn было заключе­

1^37000

1,-31000

6000

Рис. 6.3. Пример молодого ливия, зарегистрированного на высоте гор . 1% — ионизация, просуммированная по всем камерам г'-го ряда. т=2. Энергия электронно-фотонной компоненты ливня Едф si 4 - Ю 1 2 эв, адронпон к о м п о ­ ненты нет (Еа = 0).

Для выработки управляющего сигнала требовалось, чтобы в ка­

стиц. Из всех случаев срабатывания установки были отобраны та­ кие события, когда в верхнем ряду камер, находящемся под слоем свинца толщиной 3 см, суммарная ионизация превышала 1,5 X X Ю 4 частиц и не менее 60% ионизации было сосредоточено в т ка­ мерах. Величина т могла принимать любые значения от 1 до 6. Примеры отобранных событий приведены на рис. 6.3 и 6.4. Как вид­ но из рисунков, отбираемые случаи характеризуются весьма уз­ ким пространственным распределением потока энергии электрон­ но-фотонной компоненты. Всего было зарегистрировано около трехсот таких ливней.

Взаимодействие частицы в слое свинца над рядом камер I , сопровождающееся передачей электронно-фотонной компоненте энергии Е ^> 1,7-101 2 эв, будет имитировать событие, которое по критериям отбора мы относим к м . а. л. Такие взаимодействия, в принципе, могут вызываться [х-мезонами и адронами высокой

.эпергни.

Тот факт, что частота м. а. л. растет в 14—16 раз от уровня мо­ ря до уровня гор, показывает, что ц.-мезоиы играют пренебрежимую роль в имитации м. а. л. на высотах гор.

Для того чтобы оцепить имитацию м. а. л. адронами, была рас­ считана ожидаемая частота толчков величиной !> 1,5-104 , гене­ рируемых этими частицами под свинцовым фильтром. В основу расчета было заложено распределение событий по величине ия о, измеренное для комбинированного фильтра из свинца и 60 г/см2 графита и приведенное на рис. 4.15. Эффективная энергия рож­

Проведенный расчет показал, что при сделанных предположе­ ниях взаимодействия адронов в верхнем свинцовом фильтре ус­ тановки могут имитировать не более 2% наблюдаемых м.а.л. Та­ ким образом, абсолютно подавляющее большинство отбираемых по указанным критериям событий являются молодыми элект­

= AE-^-V. Значения у— 1 приведены в таблице в последней строке. Характерным для спектра м. а. л. является то, что при высокой пространственной концентрации энергии показатель степени у — 1 близок к показателю степени энергетического спектра адронов высокой энергии, равному та 2,0. С ростом т, т. е. с уменьшением степени пространственной концентрации энергии ливней, пока­ затель степени энергетического спектра имеет тенденцию умень­ шаться и при достаточно больших значениях т приближается к по­ казателю степени энергетического спектра широких атмосферных ливней (ш. а. л.). Это обстоятельство показывает некоторую ус­ ловность в определении той границы, которая отделяет ш.а.л. от рассматриваемых нами событий. Тем не менее то, что малые зна­ чения т. соответствуют событиям, существенно отличающимся от ш . а . л . , можно увидеть из данных о мощности ливневого сопро­ вождения отобранных ливней с различным параметром т.

При оценке числа частиц атмосферного ливня Na принималось, что его ось совпадает с зарегистрированным ливнем, а функция про­ странственного распределения частиц на расстояниях менее 10 м от оси ливня имеет стандартный вид р (г) = 1,5-10-3 NJr. При этих предположениях по данным годоскопических счетчиков было-

(чем шире пространственное распределение потоков энергии элект­ ронно-фотонной компоненты), тем, в среднем, большим атмосфер­ ным ливнем сопровождается данный ливень (при фиксированном значении Дэф), т. е. тем больший средний «возраст» имеют регист­ рируемые ЛИВИИ.

Можно получить информацию о пространственном распределе­ нии потока энергии электронно-фотонной компоненты отобран­ ных ливней следующим образом. Отобрав ливни с данным т, принять за 100% суммарную ионизацию / „ , зарегистрированную всеми камерами ряда, находящегося под 3 см свинца. После этого определить долю ионизации, зарегистрированную только цент­ ральной («осевой») камерой. Далее добавить к центральной каме­ ре две соседние камеры (слева и справа), четыре соседние камеры и

т.д., и полученный результат усреднить по всем ливням с данным

т.Таким образом мы получим долю энергии молодого ливня III 0 г заключенную в полосе шириной х = 10; 30; 50; 70 и 90 см, по от­

р £ = const при г < г0 . В качестве г0 было принято 5 см, в связи с тем, что диаметр камеры равен 10 см. Далее было рассчитано для различных значений ?г распределение ионизации по камерам дли­ ной 330 см и диаметром 10 см в предположении, что ось ливня па­ дает па центр установки.

На рис. 6.5 кривые представляют результат такого расчета.

Хорошо известно, что степень про­ странственной концентрации потока энергии в каскадном ливне определяется его «возрастом» —

параметром s. Так как мы знаем функцию пространствен­ ного распределения потока энергии в м. а. л., то, воспользовав­ шись расчетами [107], можно получить предельную толщину слоя

Многократное рассеяние дает другую зависимость хта* от Еу. РІспользуя результаты расчетов, приведенные в табл. 6.3, ее мож­ но представить в виде

Эффективный слой атмосферы, в пределах которого происхо­ дят взаимодействия, дающие молодые ливни, определяется мень­ шим из двух значений хтах (значением ХтЯх ИЛИ Жщах)-

В процессе, идущем по средним характеристикам,

Подставляя эти значения в (6.1) и произведя интегрирование, по­ лучим, что интегральный энергетический спектр молодых ливней

в рассматриваемой модели должен иметь вид:

теле энергетического спектра этих ливней. Взаимодействия со средними характеристиками могут дать только 5—10% наблюдае­ мых молодых ливней.

Наконец, если предположить, что молодые ливни образуются в результате нескольких последовательных взаимодействий адрона в воздухе, то при фиксированном значении ЕЭф это приведет к уменьшению энергии и, соответственно, увеличению потока адро­ нов, генерирующих ливни. Однако одновременно уменьшаются и значения Еу и ж1Пах- Учет всех факторов приводит к тому, что в ре­ зультате нескольких последовательных взаимодействий может образовываться примерно столько же ливней, сколько и в резуль­ тате одного взаимодействия. Следовательно, все взаимодействия со средними характеристиками могут дать около 20% наблюдае­ мых молодых атмосферных ливней с Е^ф ~~> 1,7-101 2 эв.

Таким образом, проведенный анализ показывает, что большин­ ство молодых ливней ( ~ 8 0 % ) образуются во взаимодействи­ ях, существенно отличающихся от средних, типичных взаимо­ действий.

Какими особенностями должны обладать эти взаимодействия? Во-первых, средняя энергия у-квантов, генерируемых в этих взаимодействиях, должна быть существенно больше, чем в типич-

ных взаимодействиях, чтобы толщина эффективного слоя опреде­ лялась не углами разлета л°-мезонов в акте их генерации, а кулоновским рассеянием частиц в развивающемся электромагнитном каскаде, т. е. эффективная энергия у-квантов Ev должна быть та­ кой, ЧТОбы Яшах < Umax- Из ЭТОГО УСЛОВИЯ ДЛЯ ЛИВНЄЙ С / й ^ 6 ПО-

.лучим:

Такую большую энергию отдельные я°-мезоны в большинстве взаимодействий не получают. Поэтому нужно предположить, что