Файл: Григоров, Н. Л.pdf

гистрировано было 18) и создает в интегральном спектре перегиб. Такое отклонение одной точки из 20 является статистически за­ конным.

Иную кривую — плавную или с из­

строго было бы доказано существование резкого перегиба в спектре адронов в глубине атмосферы при энергиях в окрестности 101 3 эв.

5.1.Влияние пионов на форму энергетического

спектра адронов

Практически во всех экспериментах с частицами высокой энер­ гии (Е 2^ 101 1 эв), которые до настоящего времени были выполнены в космических лучах, пионы прямыми методами (скажем, по от­ клонению в магнитном поле) не отделялись от нуклонов. Так как при взаимодействии нуклонов с энергией до 101 2 эв по ускоритель­ ным данным пионы составляют большую часть генерируемых ча­ стиц, то есть основания предполагать, что и при энергиях нукло­ нов ~ 101 3 эв пионы будут доминировать среди генерируемых частиц, т. е. они могут доминировать и в ненуклонной части пото­ ка адронов космических лучей. Поэтому, обсуждая ниже различ­ ные эффекты в космических лучах и роль в них пионов, мы будем под пионами подразумевать всю ненуклониую часть потока адронов, лриписывая ей некоторые характеристики пионов (например, се­ чение неупругого взаимодействия с легкими атомными ядрами).

Вопрос о влиянии пионов был бы чисто академическим, если бы не оказалось, что их поток в нижней части атмосферы состав­ ляет значительную часть общего потока адронов высокой энергии. Так, по данным магнитного спектрометра на уровне моря доля пионов по отношению к протонам той же энергии 10—30 Гэв составляет (0,6 + 0,1) (0,5 + 0,1) [69], т. е. составляет ~ 20% от потока всех адронов. С ростом энергии частиц (по крайней мере

Появление ионизационного калориметра позволило по край­ ней мере статистически подойти к определению потока пионов в об­ ласти энергий Е ^> 101 1 эв, где магнитные методы оказываются практически неприменимыми для разделения пионов (отрицатель­ но заряженных) и протонов. Применение ионизационного калори­ метра для этих целей основано на следующих соображениях.

Поток нуклонов FN состоит из потоков протонов F P и нейтро­ нов F N . Первая компонента имеет электрический заряд, вторая нейтральна. Поток пионов F N состоит только из заряженных ча­ стиц. Поэтому отношение потоков заряженных частиц iV3 к потоку нейтральных 7VH той же энергии

TV F 4- F F F F

существенно зависит от доли пионов в потоке адронов. Равенство (4.21) нестрогое, так как в потоке нейтральных ад­

ронов могут присутствовать ^"-мезоны. Однако доля каонов среди частиц, рождаемых при ускорительных энергиях, невелика. По-

этому можно предполагать, что и при больших энергиях эта доля останется небольшой.

Величина б = F V I F N может быть рассчитана, так как она опре­ деляется поглощением нуклоиной компоненты в атмосфере и сла­ бо зависит от вероятности перезарядки протона в нейтрон и обрат­ но при неупругих взаимодействиях. По данным [11] б та 1,2 для нижней части атмосферы (х = 700 г/см2). Поэтому, измеряя NjNn и зная б, можно определить F „ / F N и, следовательно,

меняться аппаратура, в которой частицы разной природы (нук­ лоны, пионы) регистрируются с одинаковой эффективностью, вне зависимости от их природы и ливневого сопровождения. И так как мы априори допускаем возможность того, что пионы и нуклоны могут взаимодействовать различным образом с атомными ядрами (разные значения а'ш, разные коэффициенты неупругости), то установки, в которых отбор частиц ведется по величине иониза­ ционного толчка, для этих целей не годятся. Однако ионизацион­ ный калориметр этими недостатками не обладает, и данные, по­ лученные с его использованием, в принципе не должны содержать дискриминации адронов какого-то сорта.

Значения N J N 3 для высоты 700 г/см? были получены в работе

[11]с использованием установки, изображенной на рис. 3.1. Из

Принципиальная возможность того, что пионы могли бы при определенных условиях вносить существенный вклад в генера­ цию ионизационных толчков, была рассмотрена в работе [70].