Автореферат (1103343)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТим. М.В. ЛОМОНОСОВАНАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ имени Д. В. Скобельцынана правах рукописиШозиёев Гулмурод ПарвонашоевичКалибровка оценок энергии гигантскихатмосферных ливней для наземныхдетекторов с помощьючеренковского и флуоресцентного света01.04.23 - физика высоких энергий05.13.18 – математическое моделирование,численные методы и комплексы программ.АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква2006Работа выполнена на кафедре космических лучей и физикикосмоса физического факультета Московскогогосударственного университета им.

М.В. Ломоносова.Роганова Татьяна Михайловнадоктор физико-математическихнаук, НИИЯФ МГУДеденко Леонид Григорьевичдоктор физико-математическихнаук, профессор, физическийфакультет МГУКалмыков Николай Николаевичдоктор физико-математическихнаук, профессор, НИИЯФ МГУНаучные руководители:Официальные оппоненты:Лидванский Александр Сергеевичкандидат физико-математическихнаук, Институт ядерныхисследований РАН, г. МоскваВедущая организация:Институт космофизическихисследований и аэрономииимени Ю.Г. Шафера СО РАН,г.

ЯкутскЗащита диссертации состоится « 23 »ноября2006 г. в0015 час. на заседании диссертационного советаК 501.001.03 в Московском государственном университетеим. М.В. Ломоносова по адресу: 119992, Москва, Ленинскиегоры, НИИЯФ МГУ, 19 корп., ауд. 2-15.МГУ.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЯФАвтореферат разослан « 18 »Ученый секретарьдиссертационного советакандидат физико-математическихнаук2октября2006 г.А.К.

МанагадзеОбщая характеристика работыАктуальность темыАтмосфера Земли непрерывно бомбардируется релятивистскимичастицами. Частицы с энергиями порядка 1020 эВ падают примерноодин раз в год на 100 км2 поверхности Земли. Они формируютсамуювысокоэнергичнуючастьпростирается109которыйинтенсивноститакихотчастицспектраэВолучей,1020эВ.Из-замалочтоизвестно.донихкосмическихмалойВчастности, открытыми остаются вопросы о том, как и где частицыс энергией 1020 эВ получают такую большую энергию. Эти частицы,возможно, могут рождаться в неизвестных физических процессахили экзотических процессах, протекавших в ранней Вселенной.Космическиелучизарегистрированыстолько> 1015энергиейповызываемымэВэтимимогутбытьчастицамиватмосфере Земли каскадам – широким атмосферным ливням (ШАЛ).Для обнаружения ШАЛдетекторы,на поверхности Земли строятся гигантскиеспособныерегистрироватьразличныехарактеристикикаскадов, в том числе и создаваемое ими в атмосфере излучение.Актуальностьспектраисследованийкосмическихлучейсамойвысокоэнергичнойзаключаетсявчастидоказательствеилиопровержении существования эффекта Грейзена-Зацепина-Кузьмина(эффекта ГЗК) – обрезания энергетического спектра космическихлучейприэнергиях> 3·1019 эВиз-заихвзаимодействиймикроволновым фоном.

Ответ на вопрос о существованииГЗК может быть получен на основесэффектаэкспериментальных данных оразличных компонентах гигантских атмосферных ливней (ГАЛ). Приэтомцентральнымвопросомявляетсяточностьопределенияэнергии.ЧеренковскоеисследованииШАЛ.излучениеиграетДостаточно3большойособуюсветовойрольвыходпривоптическом диапазоне и слабое поглощение в чистой, безоблачнойатмосфере позволяют эффективно определять полную энергию ШАЛ,а также проследить историю развития ливня в атмосфере.

Помимочеренковскогосветафлуоресцентногосвета.являютсяосновнымиактуальноВдлятакженастоящееопределенияиспользованиевремяэтикомпонентыэнергиивсовременныхэкспериментах по изучению ШАЛ (например, “ТУНКА” и “ЯКУШАЛ” вРоссии,установкивысокогоразрешенияHiResиTAвСШАиPierre Auger Observatory (PAO) в Аргентине).Результатыосновесовременныхдетектированиясогласованныхэкспериментов,различныхрезультатовпополученныекомпонентспектрамГАЛ,космическихдиапазоне энергий 1018 – 1020 эВ.

Энергия ливнейэкспериментах(“ЯКУШАЛ”иAGASAвнеЯпонии)надаютлучейвв некоторыхопределяетсянаоснове моделирования характеристик ГАЛ. Точность определенияэнергиизависитоткорректностииспользуемыхдляееопределения модели взаимодействия адронов и состава первичногокосмическогопараметровизлучения.Поэтомучеренковскогокоторыеслабозависятсоставакосмическихисключительноизлученияотлучей.моделииважныфлуоресцентноговзаимодействийРасчетывэтойрасчетысвета,адроновобластииэнергийисключительно трудоемки и требуют значительных вычислительныхресурсов.ПоследнеемоделированиеатмосферныхстандартнымливнейэффективногообстоятельствовметодомобластимоделированиясущественноМонте-Карлоультравысокихнеобходимазатрудняеткаскадовэнергий.разработкаотДляновыхальтернативных процедур.ЦельюреализациядиссертационнойновогочеренковскогоиработыгибридногоявляетсяметодафлуоресцентногорасчетасветаГАЛ,созданиехарактеристикпозволяющегополучить данные для наземных и спутниковых экспериментов.4иНаучная новизна и практическая ценностьНаучнаяметодазначимостьрасчетаработысостоитхарактеристикГАЛвпореализацииновогочеренковскомуифлуоресцентному свету в широком диапазоне энергий от 1012 до1020 эВ.

Впервые с использованием гибридной схемы, включающейвычисления функции источника и базы данных (БД), на основекодовCORSIKAиGEANT4былирассчитаныхарактеристикичеренковского и флуоресцентного света ГАЛ.Практическаязначимостьрезультатымоделированияраспределения(ФПР)состоитвтом,функциичеренковскогочтополученныепространственногосвета(ЧС)вреальнойатмосфере могут быть использованы для дальнейших исследованийв экспериментах “ЯКУШАЛ” и “Тунка”. База данныхсветачеренковскогои база данных энерговыделений в реальной атмосфере, атакже ФПР ЧС могут стать основойэкспериментов,использующихдля расчетов ГАЛ для новыхчеренковскуюифлуоресцентнуюметодику.На защиту выносятся результаты:− Комплексы программ для расчета черенковского света отливней, созданные на базе программного пакета CORSIKA,иметодрасчётачеренковскогосветаотгигантскихатмосферных ливней;− Комплексы программ для расчета флуоресцентного света отливней, созданные на базе программных пакетов CORSIKA иGEANT4,иметодрасчётафлуоресцентногосветаотгигантских атмосферных ливней;− Результатыраспределениянеобходимыхрасчетовфункцийипотокадляполногоанализарасчетовчеренковскогоэкспериментов«ЯКУШАЛ» в области энергий 10− Результатыпространственного15-1020света,«ТУНКА»иэВ;пространственныхраспределенийвыделенной в атмосфере энергии, необходимых для анализа5экспериментов HiReS, PAO и TA в области энергий 1018 1020 эВ;− Калибровкаоценкиэнергиигигантскихатмосферныхливней, полученной в сцинтилляционных детекторах, почеренковскому излучению.Достоверностьрезультатов,полученныхвдиссертации,определяется− использованиемхорошооттестированныхиширокоиспользуемых в ускорительной и космической физике кодовCORSIKA и GEANT4;− тестированиемрезультатоврасчетовсиспользованиемкалориметрического метода;− сопоставлением с расчетными данными других авторов ирезультатами экспериментов.Вклад автора1.Написаны прикладные программы, которыекомпьютерныхна основекомплексов CORSIKA+QGSJET и GEANT4, позволяютреализовать гибридную схему вычислений, и в рамках этой схемырассчитатьобластифункцииэнергийисточникаE ≤ 10ГэВиэлектроновбазуиданныхгамма-квантовдлявчеренковскогоизлучения и флуоресцентного света.2.Написаныфункциямпрограммы,источникарассчитатькоторыеэлектроновхарактеристикиипобазегамма-квантовчеренковскогоданныхипозволяютизлученияифлуоресцентного света в ШАЛ.3.С использованием разработанных диссертантом программрассчитаны БД ЧС, БД поглощённой в реальной атмосфере энергиии функции источникаэнергиями 104.15- 1020Проведеныгамма-квантов и электронов для ливней сэВ.расчетыфункцийпространственногораспределения (ФПР) и полного потока черенковского света (ЧС)для широкого диапазона энергий 1012 – 1020 эВ в рамках гибридной6схемы,выполненнойдлядвухразныхусловийэксперимента(“ЯКУШАЛ” и “Тунка”).5.Выполненыпоглощённойврасчетыреальнойпространственногоатмосфереэнергиираспределениядляширокогодиапазона энергий 1012 – 1020 эВ в рамках гибридной схемы.6.Проведенакалибровкасигналасцинтилляционногодетектора по черенковскому излучению.Апробация работыМатериалынаучныхфизикидиссертациисеминарахкосмосаНИИЯФдокладывалисьМГУ,физическогокафедрыиобсуждалиськосмическихфакультетаМГУ,алучейтакженаинаследующих рабочих встречах и конференциях:1.

29th InternationalCosmicRayConference, August 03-10, 2005, Pune, India;2. The2ndInternationalWorkshoponUltra-high-energycosmic rays and their sources, INR, Moscow, April 1416, 2005;3. Международная научная конференция Ломононосов–2006, 1215 апреля, 2006, Москва;4. The3rdInternationalWorkshoponUltra-high-energycosmic rays and their sources. GZK–40, INR, Moscow, May16-18, 2006;5. QUARKS-2006, 14th International Seminar on High EnergyPhysics, St.

Petersburg, Russia, 19-25 May, 2006;6. CRIS 2006, Cosmic Ray International Seminar, Ultra-HighEnergy Cosmic Rays: Status and Perspectives, Catania,Italy, May 29 - June 2, 2006;7. 29-я Всероссийская конференция по космическим лучам,Москва, 3 - 7 августа 2006.7ПубликацииОсновныерезультатыработыдиссертацииизложеныв7публикациях, список которых приведён в конце автореферата.Структура диссертацииДиссертация изложена на 111 страницах, включает в себя 78иллюстраций,11таблиц;состоитизвведения,пятиглав,заключения и списка литературы из 139 наименований.Вовведенииформулируетсяпрактическаяобосновываетсяосновнаяицель,научнаяактуальностьновизназначимостьработы,темы,раскрываетсяисследования,атакжеперечисляются положения, выносимые на защиту.Впервойглаверассмотреныразличныеспутниковые детекторы, созданные и предлагаемыедесятилетия,рассматриваетсяиспользуемаяобработки экспериментальных данныхназемныеив последниетехника,процедурына различных установках порегистрации ШАЛ.Во второй главе приводятся описания методов моделированияШАЛ,рассматриваютсяихпреимуществаинедостатки.Такжекратко рассмотрены программные пакеты и модели взаимодействиячастиц,используемыеатмосферуидлявещество.описанияПриводитсяпрохожденияописаниеливнейгибриднойчерезсхемы,реализованной автором.В третьей главе приведено описание геометрии детектора иописываетсяраспределенияпроцедурарасчетафункцийпространственногои полного потока черенковского света в широкихатмосферных ливнях.Метод расчёта характеристик черенковского света в ГАЛ сэнергиейE0основаннавычислениифункцииисточника,-S γ ( E 0 , E , x) и S e ( E 0 , E , x) – гамма-квантов и электронов с энергиямиE ≤ 10 ГэВигенерировавшихкаскадынаглубинеxсиспользованием кода CORSIKA и модели QGSJET01, и базы данных –функцийпространственногораспределения8черенковскогосветаche ( E , x, R) , chγ ( E , x, R) в ливнях от электронов и гамма-квантов сэнергиями E ≤ 10 ГэВ и E ≥ 0.02 ГэВ .

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации