Файл: Григоров, Н. Л.pdf

Одним из важных вопросов, который изучался с аппаратурой, совмещавшей камеру Вильсона и ионизационный калориметр, был вопрос об угловом распределении генерируемых частиц, за­ кон флуктуации этого углового распределения и зависимость его от энергии первичной частицы.

10

Рис. 8.6. Энергетический спектр первичных космических лучей при измере­ нии энергии методом Кастаньолп (крестики) [165]. Пунктир — истинный спектр.

На первом этапе исследований этот вопрос возник как узко утилитарный, обусловленный тем, что для определения энергии первичной частицы Е0 широкое применение в свое время получи­ ли методы, использующие угловое распределение ливневых ча­ стиц, в частности метод Кастаньоли [163] и метод Даллера и Уокера [164]. Однако применение этих методов определения Е0 к изу­ чению характеристик взаимодействия частиц космических лучей высокой энергии, наблюдаемых в фотоэмульсиях, часто приводи­ ло к результатам, вызывавшим недоверие и возражения. Ярким примером является, в частности, вид энергетического спектра пер­ вичных частиц космических лучей, полученный в работе [165], в которой энергия первичных частиц определялась методом Каста­ ньоли. Этот спектр представлен на рис. 8.6. На нем же пунктиром изображен истинный спектр первичных частиц. Из приведенного рисунка видно, насколько сильно искажается спектр частиц, когда их энергия определяется методом Кастаньоли, т. е. к каким боль­ шим ошибкам в определении энергии приводит метод, использую­ щий угловое распределение вторичных частиц.

Все методы определения энергии первичной частицы по угло­ вому распределению рожденных частиц базируются на предполо-

несимметрии рассматривают величину

где 7гв и пн — число частиц, летящих в С-системе в переднюю и заднюю полусферы (вперед и назад). Распределение ливней по па­ раметру а согласно работе [166] приведено в табл. 8.3. Там же при­ ведены данные, которые можно получить, используя результаты

работы [29]. В [29] мишень из углерода в части экспериментов по­ мещалась внутрь камеры Вильсона, что позволяло регистрировать частпцы, вылетающие под большими углами в лабораторной систе­ ме координат. Из таблицы видно, что 40—50% всех ливней явля­

Таким образом, применение ионизационного калориметра, даю­ щего знание энергии первичной частицы Е0 с точностью 20—30%, позволило обнаружить большие флуктуации в угловом распреде­ лении рождаемых частиц.

Если сам факт существования несимметричных в С-системе ливней не вызывает сомнения, то трактовка их природы разными авторами различна.

Так, Н . А. Добротин и С. А. Славатинский видят в несиммет­ ричных ливнях доказательство того, что «при соударении нукло­ нов с энергиями в сотни Бэв, по-видимому, образуется возбужден­ ное мезоииое облако, не включающее в себя сталкивающихся ну­ клонов. В общем случае образующееся облако движется относи­ тельно системы центра масс нуклонов со сравнительно небольшой скоростью. Возбужденное облако распадается, когда его темпера­

По аналогии с двуцентровьши моделями множественной генера­ ции частиц [133, 134, 135], в которых движущиеся центры генера­ ции были названы файерболами, «возбужденное мезонное облако» было также названо файерболом. Так как генерация файерболов, если бы она имела место в природе, представляла бы принципиаль­ но новый физический процесс, то мы более подробно рассмотрим

основания, на которые опирается гипотеза генерации одного файербола при энергиях ~ 101 1 эв.

Главные аргументы существования файерболов [47]:

1)Угловое распределение рожденных частиц изотропно в не­ которой системе координат (^-системе), в которой в переднюю по­ лусферу летит столько же частиц, сколько летит их в заднюю по­ лусферу.

2)Иногда S-система движется относительно С-системы с ло- ренц-фактором y ^ 1,1 — 1,3.

частиц в S-системе.

Для этой цели были отобраны 43 ливня (из 56, полученных на

ной системе, как правило, потеряны частицы с и > 0,05. В нашем отборе были исключены ливии №№ 13, 20, 22, 25, 26, 30, 3 1 , 32, 34,39,41,47,50 (см. [162]). Для оставшихся 43 ливней, содержащих 364 ливневые частицы, т. е. со средним числом ливневых частиц

вень. Это как раз столько, сколько теряется частиц в работе [162]. Если добавить потерянные частицы, то получим распределение, показанное на рис. 8.8 пунктиром.

Таким образом, единственные пока из опубликованных мате­ риалов экспериментальные данные [162], в которых благодаря из­ вестным импульсам частиц возможна достаточно однозначная трансформация их в другую систему координат, дают, что в систе­ ме координат с симметричным разлетом частиц угловое распределе­ ние скорее анизотропно, чем изотропно.

Рассмотрим аргументы в пользу движения файербола.

Авторы работ [166, 4] интерпретируют несимметричные ливни как результат движения файербола в С-системе. С этой точки зре­ ния при нуклон-нуклонном взаимодействии следует ожидать оди­ наковую вероятность движения файербола вперед и назад в С-си­ стеме, т.е. равное число ливней, несимметричных вперед, и ливней, несимметричных назад. Однако несимметрия ливней в С-системе

может иметь как физическую природу, так и чисто методическую. Ниже мы рассмотрим некоторые физические причины, которые мо­ гут приводить к появлению несимметричных ливней. Но перед этим отметим, что в условиях конкретных экспериментов могут появиться методические эффекты, подчеркивающие несимметрию того или другого знака.

В качестве меры несимметрии ливня в С-системе примем отно­ шение лоренц-факторов С-системы (ус) и 5-системы (ys), т. е. ве­ личину yjys- Ливни, несимметричные «вперед», имеют yc/ys<L 1. Ливни, несим­ метричные «назад» в С-системе, имеют

табл. 8.4, заключен сильный методический эффект. Он приводит к тому, что ливни с равными значениями коэффициентов несиммет­ рии (т. е. (yc/yji = , \ , W t e i 0 T разную среднюю множествен-

НОСТЬ <72s >.

Особенно отчетливо это видно из сравнения таблиц 8.4 и 8.5.

только два вызываются частицами с Е0 в интервале энергий 100— 200 Гэв (т. е. вблизи пороговой энергии для данной установки), то из тринадцати таких же ливней, несимметричных вперед