ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 116
Скачиваний: 0
тронов в ш. а. л. с различным полным числом частиц N были полу чены методом коррелированных годоскопов в цикле работ, выпол ненных советскими учеными 1113, 114]. В этих работах использо валось большое число 1500-4-2000 счетчиков разных площадей, включенных каждый в экономичную схему совпадений, собранную на безнакальных тиратронах [115]. Заслуга создания экономичных
Рис. 32. План установки [113] для исследования пространственного распределения методом коррели рованных годоскопов. Заштрихо
ванные |
прямоугольники |
— |
счет |
||||
чики |
различных |
|
|
площадей |
|||
а = 330 |
см2, |
100 см2 |
и |
24 |
см2. |
||
Каждый |
|
прямоугольник |
— 24 |
||||
счетчика. |
Незаштрихованные |
пря |
|||||
моугольники |
— детекторы |
про |
|||||
никающих частиц. |
На |
различных |
|||||
расстояниях |
от |
центральной |
обла |
||||
сти вплоть |
до |
250 |
м [113] распо |
||||
лагались |
детекторы |
электронов и |
|||||
проникающих |
частиц |
|
|||||
схем на безнакальных тиратронах принадлежит Л. Н. Кораблеву. Счетчики были распределены в горизонтальной плоскости в виде большого числа отдельных групп по несколько десятков счетчи ков в каждой группе (см., напр., рис. 32).
С помощью каждой группы можно определить плотность лив невых частиц в месте расположения этой группы (см. (2.2.17)).
Далее одним из способов |
(стр. 39) находилось положение оси каж |
||||||||||||||
дого |
индивидуального |
ш. а. л. с |
точностью ~ 1 |
м. За |
меру числа |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
частиц в индивидуальном |
ливне |
|
принималась |
|
величина |
^ |
р,-, |
||||||||
где k — число групп |
годоскопических |
счетчиков |
в |
|
|
i = i |
Л |
||||||||
области |
|||||||||||||||
(рис. 32) их плотного расположения4 6 ; |
pj — плотность, |
измерен |
|||||||||||||
ная i-группой. Для получения |
усредненного |
пространственного |
|||||||||||||
распределения для ливней с заданным N значения |
р» на всех рас |
||||||||||||||
стояниях от оси в |
индивидуальном |
ливне приводились |
к |
некото- |
|||||||||||
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рому |
среднему |
^ |
рг |
из |
данного |
выбранного |
интервала. |
После |
|||||||
|
|
|
t = i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
получения |
таким |
образом |
средних значений р на различных г от |
||||||||||||
оси полное |
число |
частиц |
./V определялось как fp(r)2nrdr, |
|
где ин- |
||||||||||
Как |
показали расчеты, |
k |
pi, является достаточно |
точной |
мерой |
полного |
|||||||||
|
|||||||||||||||
i = l
числа частиц в области А при попадании оси ливня в любое место этой области.
91
теграл берется до максимальных, представленных в данной уста новке расстояний г. Результаты измерений (34, 29] показаны на рис. 33. Как видно, форма функции пространственного распреде
ления как |
на уровне моря, так и на |
высоте гор не зависит от чис |
||
ла частиц |
в ливне N и лучше всего |
описывается функцией Ниши- |
||
муры— Каматы |
с s = 1,25 |
на высоте |
гор и на уровне моря. В пере |
|
численных |
выше |
работах |
(34, 29] |
при получении усредненной |
Рис. 33. Пространственное распределение электронов, получен ное методом коррелированных годоскопов ( Д О + ) и сцинтилляционных счетчиков (сплошные линии) на высоте гор, а — и на уровне моря, б — по данным работ >[29, 34, 18, 45]
функции |
предполагалось, |
что флуктуации |
в |
самой |
форме |
р(г) |
незначительны. Если учесть флуктуации р(/")> |
которые, как |
вид- |
||||
|
|
|
|
|
k |
|
но будет ниже, реально существуют, то величина |
J] |
Pi, |
||||
вообще |
говоря, не будет |
пропорциональна |
полному числу частиц |
|||
в ливне, а будет зависеть также от формы |
пространственного |
рас |
||||
пределения индивидуального ливня. В силу |
этого при |
нормировке |
||||
92
k |
|
|
|
|
по £ Р г |
могут оказаться подчеркнутыми функции с |
более |
силь- |
|
t=i |
|
|
|
|
ным градиентом 4 7 . |
|
|
|
|
Метод сцинтилляционных счетчиков. На |
рис. 33, а |
и 33,6 |
пред |
|
ставлены |
также экспериментальные данные |
об усредненной |
функ |
|
ции р(г) [45, 18] японских физиков с использованием сцинцилляционных счетчиков. В работе [45] для определения положения оси
использовалась |
система |
|
из |
100 |
сцинтилляционных счетчи |
||
ков, площадью |
0,25 м2 |
каждый, |
расположенных равномерно |
||||
в квадрате |
со |
стороной |
22,5 |
м. |
|
||
В работе [18] этой цели |
служили 3,0 h |
||||||
64 искровые |
камеры, |
располо |
Р |
||||
женные почти вплотную и покры |
^иск |
||||||
вающие |
площадь ~20 |
м2. |
Как |
2.0 |
|||
|
|||||||
видно из рисунков, р(г), опреде |
1.0 • |
||||||
ляемая |
посцинтилляторам, |
имеет |
|||||
заметно |
более |
крутой ход, чем |
|
||||
р(г), определяемая |
с |
помощью |
0.1 |
I |
|
|
Ю |
100 |
|
|||||
годоскопических |
счетчиков. |
Это |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
объясняется |
тем, |
что |
благодаря |
Рис. |
34. |
Зависимость |
отношения |
|||||||
конечной |
толщине |
сцинтиллятора |
плотностей |
|
потоков ливневых |
ча |
||||||||
(в упомянутых |
опытах |
толщина |
стиц, измеренных сцинтиллятором |
|||||||||||
составляла |
5 |
см, |
|
т. е. ~0,1 t |
и искровой |
|
камерой от |
расстояния |
||||||
единицы) |
|
происходит |
переход |
|
г от |
оси |
ливня |
[118] |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ный эффект э.-ф. компоненты. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Благодаря |
более |
крутому |
по |
сравнению |
с |
электронами |
спаду |
|||||||
плотности |
фотонов |
с удалением |
от оси |
ливня |
отношение |
плот |
||||||||
ности потоков частиц по показаниям сцинтилляторов и по пока заниям счетчиков убывает с расстоянием4 8 (для сцинтилляторов толщиной 5 см от 2 до 1,1) при изменении г от 1 до 10 ж; при больших расстояниях вплоть до 1000 м это отношение, по-видимо му, не изменяется.
На рис. 34 представлены наиболее полные экспериментальные данные об отношении плотностей, измеренных сцинтиллятором и искровой камерой [118]. Это отношение, вообще говоря, может оказаться функцией возраста ливня s. Измерения его для разных s отсутствуют. Таким образом, наиболее точные измерения про странственного распределения ливневых частиц и числа частиц в ливне N могут быть выполнены только с помощью детекторов типа счетчиков Г.—М. или с помощью искровых камер.
Распределение ливней по параметру s. Для современных ком плексных установок по изучению ш.а. л. свойственно использова ние больших чувствительных площадей детекторов заряженных
4 7
4 8
Этот эффект практически мал для использованных установок.
Существенную роль в этом эффекте играют и взаимодействия я.-а. частиц в сцинтилляторе.
93
частиц в виде большого числа пунктов наблюдения. С помощью таких установок можно определять с достаточно хорошей точно стью пространственное распределение в индивидуальном реги стрируемом ливне в том диапазоне расстояний г, который вносит основной вклад в полное число частиц N.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wis),"/. |
|
|
Л/ = 3 ю5 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
N•10 |
|
зо\- |
|
|
|
|
|
|
|||||||
W(s),% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 0.8 0,9 1,0 |
1,1 1.2 '.3 |
1,4 |
J.5 |
0 |
07 08 |
09 1,0б1.1 |
|
1.2 1.3 1,4 1.5 |
||||||||||||
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
to |
WIS), % |
N-10 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- wis), |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
301 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20Y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_1 |
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
0.7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,1 1,2 |
1,3 1,4 |
1,5 |
1.6 |
|
|
1,0 |
1.1 |
1.2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1.6 |
IP |
|
||
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис |
35 |
Распределение по параметру |
s |
для |
ливней |
с |
-различным |
|
|
|||||||||||
числом |
частиц согласно [119]: W = 1 0 5 (а); JV = 3-105 (б); JV=106 |
|
(в); |
|
|
|||||||||||||||
N=\07 |
|
(г). Пунктиром показаны распределения, ожидаемые за |
счет |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
ошибок в |
определении s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Для усредненной функции р(г) этот |
диапазон г = 1 0 - И 0 0 |
м |
в |
|||||||||||||||||
случае |
установок, |
исследующих |
ливни |
с числом |
частиц |
|
Л^е =Ю5 -т- |
|||||||||||||
-т-106. Пространственное распределение |
в |
указанном |
|
диапазоне |
||||||||||||||||
расстояний при анализе эмпирических данных на |
ЭВМ |
(см. гл. II) |
||||||||||||||||||
обычно предполагается |
в форме, зависящей |
от одного |
параметра |
s |
||||||||||||||||
94
и принадлежащей семейству функций Нишимуры и Каматы (4.2.1).
Для ш. а. л., имеющих направление, близкое |
к вертикали, на уров |
не моря [119] были получены распределения |
по s в широком диа |
пазоне значений N (рис. 35). Точность в определении параметра s |
|
в индивидуальном ливне зависит от s, от положения оси ливня относительно центра установки, от величины N. Для установки
типа [119] эта точность |
была определена методом |
Монте-Карло и |
|
в среднем составляла величину — |
0,05. |
|
|
|
s |
|
по s, ожидае |
На рис. 35 показаны |
пунктиром |
распределения |
|
мые в предположении, что истинное распределение есть дельта-
функция 5(s—s) и учитываются ошибки |
в |
определении |
|
s~5%. |
||||||||
При нахождении истинного распределения |
по s необходимо было |
|||||||||||
учитывать |
особенности |
системы отбора ш. а. л. Дело |
в |
том, что |
||||||||
эффективная площадь |
регистрации |
ливней |
зависит |
от |
параметров |
|||||||
s и N. Если требовать, чтобы на |
протяжении всей эффективной |
|||||||||||
площади |
вероятность |
регистрации |
была |
бы |
не менее |
100—е% |
||||||
(где е~нескольких |
процентов), то для локальной |
системы |
отбора |
|||||||||
кратности п имеем следующее |
условие: |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
v |
|
' |
100 |
|
|
|
|
|
|
Так |
как fs(j~^ |
падающая |
с rjrx функция, то |
радиус |
эффек |
|||||||
тивной |
области регистрации растет |
с N. Зависимость |
от s |
более |
||||||||
сложная: при малых N радиус эффективной области растет с уменьшением s: при больших JV — падает. Это связано с поведе нием нормированных функций Ы^/п ) на малых и больших рас стояниях от оси ливня. В работе [119] особенности системы отбора были учтены таким образом, что радиус эффективной области регистрации для каждого значения N выбирался из условия реги страции ливней с максимальными или минимальными s в зави
симости от того, 'Для каких s вероятность |
регистрации |
была |
мень |
||||||
ше. При этом предполагалось, |
что s m l n =0,7; |
s m a x = l , 6 . Это пред |
|||||||
положение |
вполне оправдалось. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Зависимость s от числа частиц Ne . Из рис. 35 видно, что полу |
|||||||||
ченные распределения по s близки к гауссовым |
со средним |
зна |
|||||||
чением s—1,18+0,02 для N= 105 Ч-5-106 |
и |
величиной |
дисперсии |
||||||
VD(s)-^0A. |
При больших значениях N величина s возрастает до |
||||||||
величины |
1,35±0,03, что находится явно |
за |
пределами ошибок |
||||||
эксперимента. |
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
Наблюдаемое постоянство s |
при изменении |
в |
интервале, |
||||||
равном почти двум порядкам, резко противоречит |
электромагнит |
||||||||
ной каскадной теории. Согласно эксперименту |
можно |
допустить |
|||||||
изменение |
s на 0,02, а по электромагнитной каскадной |
теории при |
|||||||
изменении |
N от 105 до 5-Ю6 следовало бы ожидать |
уменьшения |
|||||||
95