Файл: Христиансен, Г. Б.pdf

Наиболее прецизионные измерения пространственного распре­ деления черенковского излучения ш. а. л. были сделаны А. Е. Чудаковым и др. [56] с использованием четырех детекторов черенков­ ского излучения типа рис. 9 и шести детекторов типа рис. 10. Эта

Для ответа на этот вопрос рассмотрим основные причины, при­ водящие к разбросу времен прихода черенковских фотонов в дан­ ное место плоскости наблюдения. Эти причины связаны, с одной

и излучающих их электронов Рс при одинаковой траектории тех и других, а с другой стороны, с различием путей самих излучающих электронов. Разброс путей самих электронов определяется их энергиями, и для получения функции ср(^) необходимо задать энергетический спектр и пространственно-угловое распределение электронов различных энергий. Здесь ограничимся приближенны­ ми оценками [12].

Вблизи оси ливня первыми достигают уровня наблюдения фо­ тоны, рожденные недалеко от установки теми электронами, кото­ рые дошли до этого уровня, не отклоняясь от оси. Далее следуют фотоны, рожденные на больших высотах электронами, также не отклоняющимися от оси. И наконец, фотоны, рожденные электро­ нами, испытавшими существенное рассеяние. Эти фотоны могут

53

приходить с разных высот и разных расстоянии от оси под раз­ личными углами к оси. Задержка во времени прихода фотонов, рожденных электронами, не испытавшими существенного рассея­ ния, есть

ня, то фотоны, возникшие на больших высотах и на больших рас­ стояниях от оси ливня могут попадать в место наблюдения с ма­ лой вероятностью. Определяющим является поток фотонов от электронов, испытавших рассеяние на последних одной — двух ^-единицах. Разброс в длинах траекторий электронов в этом слу-

оси имеет два максимума, соответствующих приходу фотонов от

диска, то £ = 1 , 5 £ К р и Т2 =10~ 8 сек.

Авторы эксперимента (59] дают и другое, более гипотетическое объяснение сложной формы импульсов, связанное с предположением о существовании в стволе ш. а. л. тяжелой частицы с массой М > 1 0 Гэв, способной создавать парциальные э.-ф. лавины с относительным запаздыванием, превосходящим запаздывание световых фотонов из-за конечной величины лоренц-фактора тяжелой частицы.

54

Таким образом, на больших расстояниях от оси форма импуль­ са черенковского излучения определяется геометрией трехмерного

имеем

t = ^ r 2 + k 2 — h/c и r = AtgG.

с/я

Такое преобразование переменных сделано [12] в предположении, что угловое распределение электронов с энергией более £Порог(А) известно из электромагнитной каскадной теории и не меняется с

справедливую при постоянном А2. Для наклонных ливней в силу возрастания А2 длительность т при заданном г окажется даже меньшей, чем для вертикальных.

56

ципе может быть получена преобразованием из ф ( 0 при фиксиро­ ванном г.

А отн ед.

г '500м

А, отн ед.

г = 1км

та первая попытка получить данные о функции ф ( / , г) для рас­

ш. а. л. Усилительный и регистрирующий тракты имели полосу пропускания 50 Мац. Согласно первым экспериментальным дан­

Интересно на основании ф ( ^ ) получить детальную форму кас­ кадной кривой, в том числе и в начале развития ливня. Для этого необходимо переходить к регистрации событий со значительно большей плотностью фотонов для того, чтобы флуктуации в числе фотоэлектронов на интересующий нас интервал At (или Ah) были достаточно малы.

Значительной трудностью является также создание детектора, регистрирующего необходимый диапазон углов Ф для невертикаль-

57

ных потоков, когда вносятся аппаратурные искажения в <р(0- При нескольких одновременно работающих детекторах на различных г от оси можно в принципе проверить справедливость выбираемой функции углового распределения в каждом индивидуальном лив­

Главным препятствием для повышения чувствительности здесь, как и в случае черенковского излучения, являются не шумы уси­ лительного тракта, а различные внешние источники радиоизлуче­ ния, как то: помехи от работающих радиостанций, радиоизлучение Галактики и др. Роль этих помех изменяется в течение суток и существенно зависит от времени года, что объясняется соответ­ ствующими изменениями состояния ионосферы. Характер зависи­ мости величины помех от времени суток разный для различных радиочастот. На рис. 16 показана величина электрического поля помех на интервал частот 1 Мгц как функция частоты v в диапа­ зоне 1 -f-100 Мгц.

В области частот порядка десятков мегагерц уровень суммар­ ных помех любого происхождения достаточно мал. Как раз в этой области частот (см. (1.3.7)) хорошо выполняется условие коге­ рентности радиоизлучения.

Модель отрицательного избытка. Первая модель когерентного радиоизлучения была предложена советским ученым Г. А. Аскарьяном [61] и сыграла стимулирующую роль в постановке экспери­ ментов то поиску радиоизлучения ш. а. л.

Обычное черенковское излучение ливневых частиц может быть подавлено в радиодиапазоне при достаточно большой плотности электронов и позитронов ливня. Действительно, если среднее рас-

Кроме того, детекторы, расположенные на различных расстояниях г от оси, чувствительны к разным стадиям развития ш. а. л.

58