Файл: Григоров, Н. Л.pdf

§ 2. Характеристики

потока адронов в

нижней

части

атмосферы

Изучению вида энергетического спектра адронов

на разных

ной электронно-фотонной компоненте,

находится в

интервале

значений и„о,

ипо + dun», описывается

некоторой

функцией

/ (и„о) du„o, вид

которой не зависит от энергии первичной частицы

В самом деле, обозначим через

Епо энергию, переданную элек­

тронно-фотонной

компоненте

частицей с

энергией

Е,

а через

WB3

— вероятность

неупругого взаимодействия адрона в

фильтре

установки. По определению ип0 =

Епо/Е.

Число случаев с передачей в электронно-фотонную компоненту

энергии Еъ°, Епч +

dEn° частицами с энергией Е

при

условии,

что

Ец°/Е лежит

в

интервале

мл°,

ыпо + duno, будет

равно

п (Е„ч, ил<>) dEn<> duKo =

F (E)dE-f

(u„o) du^WBS,

где

E — Епе/ило, т.

е.

——) — — / (uno) du„°WB3.

Так как ило может

принимать любые

значения 0 ^

ило ^

1, то

полное число случаев

со

значением Еко в

интервале

Ело,

Е„> +

+ dE~o равно

п(Я„.)dEr.o

=^п(Епо,

u,o) dR*>du„. =

WmdEr.°

JF

f

=

о

1

о

n

'

n

=

.0

WoaAE^dE^u^fiu^du^^AE^^ul^yW^dE^^AAS)

Так как F (E) = AE'\

то

F (£«.)

=

AE£,

и

n (£„.) dE-o = F {En.)

dEno

(u^y

Ws;i

n (EJ

Таким

образом,

спектр

первичных

частиц

Е(Ело),

падающих

вии, что

/ (ил«) пе зависит

от £ в широком диапазоне

энергий.

Однако вопрос зависимости (или независимости)

/ (ипо)

от

Е

еще до настоящего времени является предметом

изучения.

Тем

не менее в большинстве

старых

работ

предполагалось,

что

df/дЕ — О, т. е. < и^Г1) =

const и F (Е„°)

~

п (Ел°).

На этом

пред­

положении, по существу,

и базировалось изучение

вида

спектра

частиц

космических

лучей

высокой

энергии

в нижней

части

ат­

мосферы до появления ионизационного калориметра.

Здесь

следует

сделать

одно

замечание.

Предположение

< Un<Tx> =

const обычно аргумеитируют тем, что

в

космических

лучах

не

установлена

зависимость

(Ку

от

энергии

первичной

частицы.

Поэтому часто

считают, что

если

(Ку

=

const,

то

и

<uno> =

const, следовательно, должно быть и (u^T1 ) =

const. Однако

ции

распределения

/ (ыл 0 ), т. е.,

в

частности, от вклада в

эту

функцию

больших

значений и^с

А

вид / (ил°) может зависеть от

і

Е0,

хотя

<ил<!> = ^ цп о/ (ил<) duno =

const,

о

эксперимент может ответить на вопрос, в

ка­

Поэтому только

вещества поглотителя 1, число частиц

т, попадающих

в детек­

тор 2, при фиксированном значении Е„о

будет

зависеть

от

двух

переменных — от

Ї

и от спектра фотонов, рожденных в пер­

вом взаимодействии

dn^ldE^:

т(х)=

^N(x,Ey)^dE,,

где N (х, Еу)

— число каскад­

ных электронов

на

глубине х

в электромагнитном

каскадном

ливне,

порожденном

у-квантом

с энергией Е^. Энергия, пере­

данная

электронно-фотонной

компоненте,

Рис.

4.2.

Принципиальная

схема

E^=\E^dEy.

большинства установок для измере­

ния

ионизационных

толчков.

1 —

о

Y

блок

вещества,

2 —

ионизационная

камера, т — число

частиц в ливне.

Очевидно, что

фиксированному

фиксированном виде спектра

dny/dEy,

т. е. фиксированном

Е&,

за счет того, что N зависит от х, а место взаимодействия х может

изменяться от 0 до х0, т может изменяться в весьма

широком

диапазоне.

Тем не менее при регистрации ионизационных толчков пред­

полагается, что их спектр повторяет (с

небольшой поправкой)

вид спектра адронов, падающих на установку.

Это предположение имеет своим основанием два факта.

Первый заключается в том, что

каскадные кривые

N (х,

Еу)

имеют

максимум,

положение

которого

Ящах — In EY

слабо

за­

висит от энергии

первичного

у-кванта. Поэтому суммарная

кас­

кадная

кривая

т(х)=

(х, Еу)

dn^

dE

~'-

тоже будет кривой с максимумом (если

(1щ/(1Еу ограничен со

стороны малых энергий

Еу).

в том,

что

при

круто

падающем

Второй факт

заключается

спектре адронов (каким, в частности,

является

степенной спектр

F (Е) dE — АЕ~'< dE с

7 =

2,7—3,0)

ливни

будут

регистриро­

ваться, как правило, вблизи максимума развития каскада.

Если бы было dxm3^ldEy

=

0, то мы имели бы

т (ж1 1 1 а х ) —

jj

N{xm^,E,)-^-dE,.

о

'

Но так как N(xmax,

Еу)

~

Еу,

то

т (arm a x )

~

('

an

~

\ Еч

dEy

Е^.

о

Y

т (z m a x) ~

Е]^х,

При рассмотрении потока адронов высокой энергии в атмос­

фере мы должны отметить одну очень важную особенность, кото­

рая наиболее сильно проявляется в нижней части атмосферы.

Когда первичная частица высокой энергии попадает в атмосферу,

она создает в ней ядерный каскад, состоящий из большого числа

адронов. Из-за малой плотности воздуха частицы в каскаде рас­

ходятся на значительное расстояние друг от друга

(по сравнению

с каскадом, развивающимся в плотном веществе).

Тем не менее,

если размеры установки

достаточно велики ( ~ 1 м2

и

более),

на нее часто будет падать не одна частица такого каскада,

а не­

сколько. Это явление впервые наблюдалось и было

исследовано

в основных своих чертах

в 1957 г. в работе [16] с помощью уста­

новки, изображенной на

рис. 4.3.