Файл: Григоров, Н. Л.pdf

Рассмотрим, какие частицы (продукты ядерних расщеплений) вносят основной вклад в флуктуации энергии, измеряемой иони­

Отсюда среднее число регистрируемых «серых» протонов в лавине,

числа регистрируемых «серых» протонов составляет примерно

ные «серыми» протонами, во-первых, по абсолютной величине малы (несколько процентов), а во-вторых, не зависят от толщины

Еъ — 10 Мэв), у которых пробег Rb ^ Ах, положение существен­ но отличается от рассмотренного выше. В этом случае в детекторе

где 0 ^ v ^ 1 (в зависимости от доли энергии Еь, потерянной частицей в веществе, находящемся между местом ее возникновения и детектором). В среднем v ^ 1/2, поэтому для оценок будем считать, что

Если детекторы тонкие (ионизационные камеры), то Ах ^ 0,1 г/см2. При толщине вещества, разделяющего соседние слои детекторов

=16 Мэв. Поэтому за счет таких частиц

«b e b - ^ - ~ 6 - 1 0 9 % эв.

Атак как доля энергии, выделяемой в детекторах этими сильно ионизующими частицами, в среднем составляет ^ 60% от всей энергии, теряемой на ядерные расщепления в ионизационном калориметре, то

При столь малом среднем числе регистрируемых «черных» частиц неизбежны большие флуктуации в пь. В рассматриваемом

примере флуктуации члена пьгь-£-—в выражении (1.14) за счет

флуктуации тгь составят ^ 12-10° эв, т. е. будут в 4 раза больше, чем флуктуации за счет регистрации «серых» протонов.

Если бы толщина детекторов была в 10 раз больше (Ах — = 1 г1'см2), то число регистрируемых «черных» частиц возросло бы пропорционально Ах, т. е. щ •х. 40, и, соответственно, флуктуа­ ции щ уменьшились бы примерно в 3 раза.

Иными словами, с точки зрения уменьшения флуктуации энергии, измеренной ионизационным калориметром, выгодно уменьшать отношение х/Ах, стремясь, чтобы было х/Ах 5^ 102 . Однако уменьшать отношение х/Ах за счет существенного увели­ чения Ах нельзя, так как толстые детекторы внесут значительную

До сих пор мы рассматривали флуктуации в энерговыделении, измеряемом ионизационным калориметром, считая, что толщина вещества ионизационного калориметра х0 = со. В действитель­ ности толщина х0 всегда конечна. Поэтому в таком ионизационном калориметре флуктуации выделенной энергии будут больше, чем при х0 оо, из-за того, что может флуктуировать глубина перво­ го взаимодействия первичной частицы, может флуктуировать доля энергии, передаваемой л°-мезонам в первом взаимодействии и во всех последующих взаимодействиях, может флуктуировать мно­ жественность рождаемых частиц в каждом взаимодействии адрона.

Для оценки возможных флуктуации энергии, выделенной в ио­

на высокогорной станции Арагац (Армения) иа высоте 3200 м над уровнем моря, и относятся к частицам с энергией Е >

>5,4-101 1 эв. Каждая гистограмма построена по 610 частицам,

зарегистрированным этим ионизационным калориметром.

В табл. 1.4 приведены средние значения доли энергии, выде­ ленной в слое толщиной х0, и относительная дисперсия величины и для тех частиц, первое взаимодействие которых лежит в этом слое.

В последние годы появились работы по градуировке иониза­ ционного калориметра па ускорителях. В работе [14] для этих целей применялся ионизационный калориметр небольшой толщи­ ны (х0 = ЗХ). Результаты градуировки приведены на рис. 1.8. Из рисунка видно, что в тех случаях, когда первое взаимодействие

E(x0)

Рис. 1.7. Распределение величины м = •}?(аГ — 6Я,) в иопизацпонном к а л о - рпметре разной толщины ха. По оси ординат — число случаев в интервале Ди = 0 , 1 (исключая правую границу интервала). Значения правее u = 1

соответствуют случаям и = 1.

происходит в ионизационном калориметре, а не в мишенях, рас­ полагавшихся над ним, между полным числом частиц, просум­ мированным по всем рядам ионизационного калориметра, и энерги­

Рядом авторов проводились расчеты развития каскада в иони­ зационном калориметре методом Монте-Карло [8, 14, 15]. Такие расчеты позволяют, в частности, получить оценку точности из­ мерения энергии в области Е0, недоступной пока ускорителям.

На рис. 1.9 приведены значения дисперсии полного числа частиц, зарегистрированных в ионизационном калориметре, по­ лученные в расчете методом Монте-Карло в работе [15] для раз­ ных энергий первичных частиц и разных толщин ионизационного калориметра. Сравнение данных, приведенных на рис. 1.9 и в табл. 1.4, показывает, что расчет достаточно хорошо согласуется

«экспериментом.