Автореферат (1103343), страница 2
Текст из файла (страница 2)
При интегрировании по энергииEиxглубинеполучаемфункциираспределения ЧС в ГАЛ с энергией E 0пространственногона глубине x0 :x010x01000.0200.02ρCh ( E0 , R ) = ∫ dx ∫ Sγ ( E0 , E , x) ⋅ chγ ( E , x, R)dE + + ∫ dx ∫ Se ( E0 , E , x) ⋅ che ( E , x, R )dE(1)где x0 = 1020 г / см 2 – глубина уровня наблюдения.База данных длядвухтиповчастиц,черенковского света была получена длягенерировавшихгамма-квантов. Использовалосьот20 МэВдо10 ГэВ;210 г/см2 додиапазоне отливень,–электронови10 точек по энергии в диапазонеточкадля1050 г/см2;глубинзарожденияв80 точек для расстоянийот оси ливня в диапазоне от 0 до 2000 м; 14 точек для зенитныхуглов в диапазоне 0° - 60°. По радиусу шкала выбиралась в двухвариантах: линейном и логарифмическом.
Статистика ливней длякаждогонаборапараметров104 - 105составляласобытийвзависимости от эксперимента. Всего было разыграно около 109ливней, что на 4-х машинах класса AMD Athlon 2200 МГц занялооколо3месяцев.рассчитывалиськакДляБДкаждогоЧС,такизивыбранныхфункциипараметровисточникадляэкспериментов “ЯКУШАЛ” и “Тунка”.ПоБДпервичногоЧСифункциипротона.ВисточникароливычислялисьпервичныхчастицФПРкромеЧСдляпротоноврассматривались также и ядра железа для значений углов 0° и45°.При численном счете плотности черенковских фотонов, дляпервичной частицы с энергией E 0 , в зависимости от расстоянияR от оси ливня интеграл (1) считается интерполяцией по БД ЧС:NγNei =1j =1ρCh ( R) = ∑Wi ⋅ chγ (Ei , xi , R ) + ∑W j ⋅ che (E j , x j , R ) ,9(2)где Wi , W j - вес частицы из функции источника, N γ- числогамма-квантов в ливне, N e - число электронов в ливне.Оценка полного потока ЧС Q проводилась интегрированием порасстоянию от осиRфункции пространственного распределенияЧС:Q( E0 ) = 2π1000∫ R ⋅ρCh( R, E0 )dR ,(3)0где ρCh (R, E0 ) – ФПР ЧС ливня от частицы с энергией E 0 .БылиисследованытакжефлуктуацииФПРЧСдляэнергий1018 эВ и 1019 эВ.Рис.1.
График зависимости полного потока черенковского света отпервичной энергии. Сплошная кривая 1 – расчёт для эксперимента“ЯКУШАЛ”, ε=10-6; пунктирная кривая 2 – расчет для эксперимента“Тунка”, ε=10-5; черные закрашенные кружки расчет для экспериментаТунка,ε=10-7;незакрашенныекружки–расчетныеточкиэксперимента “Тунка” [2]; незакрашенные квадраты – расчет дляэксперимента “Сфера-2” [1].На рис.1. проведено сопоставление результатов наших расчётовполногопотокачеренковскогосвета,отнесённогокэнергиипервичной частицы Q(E0 ) / E0 , экспериментов “ЯКУШАЛ” и “Тунка” с10данными расчётов для эксперимента “Тунка” и для эксперимента“Сфера-2”другихинтервалудлин“Тунка”.Дляпараметрthinningавторовволн,[1,2].которыерасчетныхε.ВседанныеиспользуютсяданныхприводитсяДанныедляприведенывкэкспериментесоответствующийэксперимента“Тунка”рассчитывались авторами работы [2] с использованием прямогометодаМонте-Карло(МК)попрограммеCORSIKA.Данныедляэксперимента “Сфера-2” тоже рассчитаны прямым МК-методом [1].Как видно из рис.1, данные разных работ согласуются в пределах10-15% в зависимости от значения энергии E 0 ливня.Вчетвёртойпроцессаглавеобразованияописываетсяфлуоресцентногомоделированиесветаотчастиливней–аименно моделирование выделенной в атмосфере энергии в рамкахгибриднойсхемы.ПриводитсяописаниепроцедурырасчётаБДвыделенной энергии по созданной автором программе.
Программарасчетабазыданныхосновананаиспользованиикода GEANT4,поскольку было необходимо учитывать все физические процессы вобласти малых энергий и низкие пороги по энергии для вторичныхчастиц.Атмосферарассматриваласькакогромныйкалориметр,вкотором выделяется энергия ливня. Была получена зависимостьвеличины выделенной энергии ΔE (E , R, h ) в кольцевых цилиндрах отрасстоянияRдоосиливня,энергииEитипачастицы(электрона или гамма-кванта) и высоты в атмосфере h .Геометрия детекторов выбиралась в форме цилиндра. Каждыйцилиндр имел высоту 50 км и состоял из 100 полых цилиндров,которые в свою очередь разбивались по высоте на 1000 частей –цилиндрическиекольца.Радиуссамоговнешнегоцилиндрасоставлял 2 км. Всего таких объемов было 105.Дляэлектроновифотоновсэнергиями0.001−10ГэВметодом Монте-Карло рассчитывались каскады, которые начиналисьнаразличныхглубинахвыделенной энергииΔEватмосфереиоценивалисьвеличиныв заданных объемах.
Расчет выделенной11энергии в ГАЛ выполнялся с помощью функций источника, как и вслучае расчетов черенковского излучения (см. формулу (1)).При численном счете зависимости поглощённой в атмосфереэнергии, для первичной частицы с энергией E 0 , от расстояния rотосиливняинтегралрассчитываетсяинтерполяциейпоБДпоглощённой энергии:NγNei =1j =1ΔE ( R) = ∑Wi ⋅ ΔE (Ei , xi , R ) + ∑W j ⋅ ΔE (E j , x j , R ) ,(5)где Wi , W j - вес частицы из функции источника, N γ- числогамма-квантов в ливне, N e - число электронов в ливне.В пятой главе на основе полученных результатов главы 3оцениваетсяэнергияГАЛпочеренковскомусветудляэксперимента “ЯКУШАЛ”.
Плотность Q(400 ) черенковских фотонов нарасстоянии400мотосиливняможноиспользоватькакдляоценки энергии E ливня, так и для калибровки других параметров(см.Рис.2),плотностинапример,мюоновсs (600 )сигналаэнергиейвыше1иρ μ (600)параметраГэВ,регистрируемой−нарасстоянии 600 м от оси ливня.Приодномпропорциональномитомэнергиижезначенииливня,параметрарасчетнаяQ(400),плотностьсигналаs (600 ) в ∼ 1.6 раз больше экспериментальной.Приводитсятакжеанализоценкиэнергиифлуоресцентному свету ГАЛ. Этот анализ дляполнойэнергии,выделеннойвцилиндре18расстояния R для энергий 10 , 10энергиимот19и 10с20E0ливней позависимости долирадиусомRм,отэВ показал, что 90%ливня заключено в пределах расстояний 280, 300 и 320осиливнягенерируетсявсоответственнопределах∼ 500 м.(см.ЭтоРис.3).95%означает,энергиичтоприрегистрации флуоресцентного света с малых расстояний (порядка∼ 5 км) и при величине угла сбора света детектором порядка12∼ 1.30собирается примерно 65% света.
Только для расстояний> 25 км регистрируется ≥ 95% света при таком же угле сбора.Рис.2. Зависимость параметра Q(400) от сигнала s(600) иплотности мюонов ρ μ (600) с энергией выше 1 ГэВ. Сплошные линии–расчёт, пунктир – эксперимент “ЯКУШАЛ” [3,4].Рис.3. Доля выделенной энергии в зависимости от расстояниядо оси ливня для различных первичных энергий: 1 – 1018 эВ, 2– 1019 эВ, 3 – 1020 эВ13Взаключенииприведеныосновныерезультатыивыводыдиссертационной работы:1. РеализованметодфлуоресцентногофункцийрасчетасветаисточникаивхарактеристикГАЛ,базычеренковскогооснованныйданныхинаивычисленияхпозволяющийучитыватьфизические флуктуации при развитии индивидуальных ливней.2. Созданы подробные базы данных по функциям пространственногораспределениячеренковскогораспределениямпоглощённойиспользованиемкодовгенерированныхсветавипространственныматмосфереCORSIKAэлектронамиииэнергииGEANT4гамма-квантамивссливнях,энергиями≤ 10 ГэВ на разных глубинах атмосферы.3. Реализована модификация кода CORSIKA, позволившая получитьфункции источника электронов и гамма-квантов сэнергиями Eниже пороговой ( E ≤ 10 ГэВ ).4.
Функция пространственного распределения черенковского света,рассчитаннаяхорошоавторомсогласуетсярезультатамирасчетовдлядетекторовустановкисэкспериментальнымииздругихработв“Тунка”,даннымиобластииэнергий1015 – 1016 эВ.5. Показано, что рассчитанные зависимостикак полного потокачеренковского света, так и плотности потока на расстоянии400 мотосииспользуемымиливняотданнымиэнергиивливняэкспериментесогласуются“ЯКУШАЛ”сспогрешностью 5 – 10%.6. Из сопоставления расчетной зависимости параметра Q(400) отвеличины сигналаs(600) с экспериментальной показано, чтооценки энергии ГАЛ, используемые в эксперименте “ЯКУШАЛ”,отличаются в ∼ 1,6 раза от расчётных.7.
Показано, что пространственное распределение флуоресцентногосвета очень широкое: на расстояниях более 100 м от оси ливнягенерируется до 35–40% флуоресцентногокак показано в работе [5].14света, а не ∼10%,По теме диссертации опубликованы следующие работы:1. DedenkoL.G.,FedorovaD.A.,RoganovaT.M.,G.F.,GalkinShoziyoevV.I.,G.P.,PodgrudkovPravdinM.I.,Sleptsov I.E., Kolosov V.A., Glushkov A.V. and KnurenkoS.P.ACalibrationofEnergyEstimatesofGiantAirShowers with Help of the Cherenkov Radiation. Proc. of29th ICRC, Pune, 2005, 07, pp.219-222.2. ДеденкоЛ.Г.,расчетаРогановафункциичеренковского(ГАЛ).ШозиёевпространственногосветаСборниквтрудов“Ломоносов-2006”,3. KirillovТ.М.,A.A.,Новыйраспределениягигантскихмежд.Г.П.(ФПР)атмосферныхконф.пометодливняхфунд.наукамсекция “Физика”, т.1.
стр.21.KirillovI.A.,ShoziyoevG.P.Approximation of measured longitudinal development of EASat ultra high-energies with errors taken into account.29th ICRC, Pune, 2005, 07, pp.259-262.Следующие работы приняты к публикации:1.
Деденко Л.Г., Подгрудков Д.А., Роганова Т.М., ФёдороваГ.Ф.,ФедунингигантскихЕ.Ю.,ШозиёеватмосферныхчеренковскогоиГ.П.ливнейфлуоресцентногоКалибровкасэнергиииспользованиемсвета.Ядернаяфизика(принята к публикации)2. Dedenko L.G., Fedorova G.F., Podgrudkov D.A., RoganovaT.M.,ShoziyoevestimationofG.P.giantVariousairapproachesshowers.ofProc.energyof14thInternational Seminar on High Energy Physics, (acceptedto publication)3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
