Файл: Христиансен, Г. Б.pdf

Глава 3

Методы исследования, основанные на регистрации электромагнитного излучения, сопровождающего широкие атмосферные ливни

§ 1. ЧЕРЕНКОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ2 4

Оценка полезного сигнала. Хотя свечение «очного неба на много (порядков больше, чем интегральное черенковское излучение космических лучей в атмосфере, но при рождении ш. а. л. в атмо­ сфере происходят кратковременные световые вспышки, которые, как оказывается, могут быть зарегистрированы на фоне флуктуа­ ции свечения «очного неба.

Интенсивность свечения ночного неба в интервале длин волн

выход фотоэлектронов фотокатода ФЭУ rj, то число фотоэлектро­

флуктуации в числе фотоэлектронов за это время составляют ве­

Амплитуда полезного сигнала определяется величиной qSQr\, где q — число фотонов черенковского излучения в ш. а. л. прихо­ дящееся на единицу геометрического фактора детектора (q являет­ ся функцией первичной энергии ш. а. л. и расстояния от оси лив­ ня). Если принять, что амплитуда полезного сигнала должна быть по крайней мере в три раза больше амплитуды «шумового», то получаем условие

Примем

5 = 100 см2, Q = 1 стер, л = 0,1 и т ~ 10~6 ,

тогда

создаваемых электроном на единице пути в интервале Рн-г-Яг, рав­ но [52].

где Ne(t, E, E0) — число электронов с энергией Е на глубину t от первичной частицы с энергией £о; t — глубина атмосферы в ра­ диационных единицах; Emin(t) — минимальная энергия частиц,

на радиационной единицы в единицах длины.

Будем считать, что энергетический спектр электронов в лавине слабо меняется с JVe, и поэтому число электронов, создающих че­ ренковское излучение, пропорционально полному числу электронов на этом уровне

где a(t)— доля электронов, имеющих Y>Yn opor- Тогда

где t* — некоторая глубина в атмосфере, определяемая по теоре­ ме о среднем, t0 — глубина уровня моря. Как следует из (3.1.2) и

50

чем в случае использования в качестве детектора просто ФЭУ без

ние амплитуд h (рис. 11) соответствовало в начале резкому спаду,

ФЭУ

а затем выходило на степенной закон с показателем « , = 1,5+0,1. Такое распределение находит естественное объяснение. Начальный участок связан с флуктуациями свечения ночного неба, а более медленный спад — с черенковским излучением ш. а. л. Как и сле­ довало ожидать, показатель кд= 1,5+0,1 близок к показателю спектра плотностей ш. а. л. х и к показателю первичного энерге­ тического спектра 2 6 .

В другой работе 1[54] той же группы была сделана попытка исследовать угловое распределение наблюдаемого излучения, что­ бы доказать его направленный характер, свойственный черенковскому излучению. Для этого использовались два узконаправлен­ ных детектора (рис. 9). Число совпадений между этими детекто­ рами уменьшилось при возрастании угла if) между их оптическими осями. Однако и при углах г|)^>2(тЗ>+«), -где т>г =1,3°, а — угол зрения детектора, совпадения оставались.

Уже эти эксперименты показали существенную роль в угловом распределении черенковского излучения в ш. а. л. кулоновского рассеяния электронов с энергией 2 ^£порог. Это обстоятельство было продемонстрировано [55] наблюдением вспышек черенковского излучения на больших расстояниях порядка нескольких сотен мет­ ров от оси ш. а. л.

52