Файл: Азимов С.А. Неупругие соударения частиц большой энергии с нуклонами и ядрами.pdf

§ 6. Система фотографирования

Для восстановления пространственной картины событии в искровых камерах с помощью проекционно-графического метода были созданы системы регистрации и обработки информации. При этом использовались серийные регистрирующие фотокамеры РФК-5 с любительскими объективами типа «Мир-1».

Для юстировки фотокамер и экранов, на которые проектируют­ ся изображения, служит система реперных отметок, образованная нитями, натянутыми в объеме установки.

Оптическая система состоит из четырех РФК-5, дополнительно оборудованных проекционными фонарями для освещения пленки. Световой поток создается лампой в 400 вт и проходит через систе­ му теплофильтров. Система зеркал (4 шт.) изготавливалась из 14-миллиметрового стекла марки СВВ с отражающими поверхно­ стями, нанесенными на переднюю стенку стекла.

Считывание информации производится не с пленки, а с экрана, на который проектируется изображение. При этом резко снижают­ ся требования к оптике и юстировке регистрирующих фотокамер. Применение для репроекции той же оптической системы, что и при фотографировании, позволяет упростить обработку информации, так как снимается проблема учета оптических искажений.

Основным требованием к оптической и измерительной системам при данном способе обработки является жесткость конструкции и

Восстановление пространственной картины события в искро­ вой камере начинается с графического совмещения стрелки с изо­ бражением трека на экране и снятия координат точек пересечения этой стрелки с расположенными известным образом шкалами на экране. Для удобства обработки считывание с пленки производит­ ся на фотобумагу, навешиваемую на экран; в результате информа­ ция с пленки приводится к форме, удобной для последующей об­ работки. Затем осуществляются графические преобразования информации и определяются параметры траекторий частиц в вы­ бранной системе отсчета. Использование графического метода позволяет легко находить искомые величины, для определения ко­ торых другими методами обычно требуется решение громоздких систем уравнений. При этом резко сокращается объем вычисли­ тельной работы.

Приведем экспериментальные результаты по определению точ­ ности восстановления пространственных углов проекционно-графи­ ческим методом при помощи сконструированных нами оптической и обработочной систем.

Точность восстановления пространственных углов определяется следующими факторами:

44

Г л а в а IV

ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПУЧКА АДРОНОВ НА УРОВНЕ ГОР

В работе анализируется экспериментальный материал, полученный примерно за 1300 часов работы установки [5, б, 16—20].

Отбор событий производился по фотографиям ливней в искро­ вых камерах. Если на двух проекциях снимка наблюдались два и более трека, сходящихся в одну точку мишени, и направление оси ливня совпадало с энерговыделением в черенковских детекторах спектрометра, то такое событие включалось в дальнейшую обра­ ботку. Отбирались также ливни с небольшим воздушным сопро­ вождением, когда число частиц, регистрируемое верхними искро­ выми камерами, не превышало 5—6. Как правило, эти частицы, об­ ладая невысокой энергией, в основном поглощались, либо сильно рассеивались в мишени и стенках искровых камер.

К этому материалу добавлялись первые результаты, получен­ ные с помощью модифицированной установки (второй вариант) примерно за 400 часов работы с парафиновой мишенью. В этом варианте для срабатывания установки уже не требовалось наличия энерговыделения в тонких черенковских счетчиках, предназначен­ ных для измерения энергии я°-мезонов, генерированных в первич­ ном взаимодействии. Эксплуатация установки во втором варианте позволила уточнить ряд поправок, вводимых в прежние измерения. Энергетический порог срабатывания второго варианта установки составлял —-150 Гэв, поэтому для дальнейшего анализа включа­ лись только ливни с энергией выше 250 Гэв.

§1. Соотношение заряженных и нейтральных адронов

иих энергетическое распределение

Использование в установке искровых камер, расположен­ ных над мишенью, позволило надежно определять наличие заряда у первичных частиц. Первичная частица считалась нейтральной, если направление оси ливня, определяемое по вторичным частицам в верхних искровых камерах, проходило на расстоянии ^ 3 см от края камеры. Этот критерий отбора нейтронов, введенный исходя из оценки погрешности в определении оси ливня, приводит к

46

5—6%-ной потере нейтральных частиц, которые в этом случае от­ носятся к частицам с неопределенным зарядом.

Таким образом, отношение числа заряженных первичных частиц N c к числу нейтральных N n, зарегистрированных уста­

новкой в области энергий Д„;>200 Гэв, после введения поправки на потерю нейтральных частиц оказалось равным [5,20]

N.

—— 9 1-! 0 9

1 п

Из соотношения заряженных и нейтральных адронов можно оценить долю заряженных пионов относительно суммарного потока ядерно-активных частиц, падающих на установку:

Согласно нашим данным, эта доля составляет ■— 31 zfc3% отно­ сительно всех первичных частиц, регистрируемых установкой. Начиная с энергии £ 0^200 Гэв, т. е. с энергии, более чем в два раза превышающей энергетический порог срабатывания установ­ ки, энергетические распределения заряженных и нейтральных ча­ стиц оказалось возможным аппроксимировать степенным законом

При этом для показателя энергетических спектров получе­ ны следующие значения:

< т > л = — 1,8 ± 02 — для нейтронов,

< 7 >з —2,0 __ 0,2—для заряженных частиц, которые в пре­ делах ошибок измерений оказались близкими друг к другу;

Для величины абсолютной интенсивности ядерно-активных час­ тиц на высоте 3200 м над уровнем моря при энергиях Д0>300 Гэв получено, значение

У(До > 300 Гэв) = (12,6 ± 0,9) ІО-8 см~2 сек~1 стерад~х ,

что хорошо согласуется с результатами работы [54]. Таким обра­ зом, вводимое в установке ограничение на величину очень плотно­ го воздушного сопровождения, по-видимому, незначительно сни­

47

ченным в обработку оказалось 10—15% событий из-за большого воздушного сопровождения, регистрируемого верхними искровыми камерами.

§ 2. Пробег для поглощения Ln

Обычно пробеги для поглощения потока энергии ядериоактнвных частиц в калориметре определяют путем регистрации ионизации, создаваемой в газе камер релятивистскими частицами на различной глубине поглотителя.

В [55] показано, что электронно-ядерные каскады поглощаются по экспоненциальному закону

S \ x ) ^ E 0 e~XIL"

где л — толщина поглотителя, г/см2, Ln — пробег для погло­ щения.

Поскольку форма индивидуальных каскадов сильно флуктуи­ рует, то для нахождения Ln составляется каскадная кривая, усред­ ненная по многим лавинам, нормированным к одной энергии. За­ тем, аппроксимируя «хвост» суммарной ядерно-каскадной кривой экспоненциальным законом, можно определить Ь„.

Однако на измерения Ln оказывают существенное влияние сильноионизующие частицы, регистрируемые ионизационными ка­ мерами. Если учитывать энергию, передаваемую сильноионизующим частицам Ес.„, то поглощение потока энергии ядерно-актив- ной компоненты

S ( x ) ~ E 0 e -'1L" Дсп(X)

будет происходить быстрее.

Доля энергии rjслг, передаваемой на ядерные расщепления, уменьшается с ростом первичной энергии Е0, приводя к медленно­ му росту Ln, что, по-видимому, наблюдается в работе [44].

Методика определения Ьп в настоящей работе отличается от применяемых ранее. Так как черенковские детекторы регистрируют только релятивистские частицы, то измерения Lu будут свободны от влияния сильноионизующих частиц. При определении Ln черенковским спектрометром полного поглощения данной конструкции нами рассматривается изменение светового потока генерированных в радиаторе релятивистских частиц (т. е. их суммарного пробега в детекторе). В черенковских детекторах суммарный световой поток выражается в некотором числе проникающих частиц Nc. Измере­ ния числа релятивистских частиц, создающих ионизацию в газе камеры, эквивалентном по толщине •— 0,05 г/см2 на различных глубинах поглотителя, подвержены заметным флуктуациям. При измерениях черенковским детектором толщиной ~ 90 г/см2 эти флуктуации в значительной мере усреднены.

48