ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 120
Скачиваний: 0
s на 0,2. Абсолютное значение |
s = 1,4 при |
JV=105 по электромаг |
|||||||||||||
нитной каскадной |
теории |
также |
противоречит |
эксперименту. |
|
||||||||||
В дальнейшем |
мы рассмотрим |
вопрос о влиянии ядерно-каскад |
|||||||||||||
ного процесса |
на |
структурную |
функцию |
электронов |
(см. § 3 |
на |
|||||||||
стоящей |
главы). |
|
s |
|
|
числа частиц в ливне N |
|
|
|
||||||
Зависимость параметра |
от |
рассмат |
|||||||||||||
ривалась |
также |
в работе |
J120], |
выполненной |
на |
высоте |
|
гор |
|||||||
(х = 700 |
г/см2) |
с |
помощью |
спинтилляционной |
методики. |
Установ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ка состояла из 120 сцинтилля- |
||||||||
5 |
|
|
Ф |
• |
|
- |
торов |
площадью |
0,25 |
м2 |
каж |
||||
1,3 |
|
|
|
|
|
|
дый, |
из которых |
100 |
были рас |
|||||
1,2 |
|
|
|
|
|
|
положены |
равномерно на |
|
пло |
|||||
1,1 |
|
|
-j- |
' |
|
щади |
|
квадрата |
со |
стороной |
|||||
|
|
|
|
100 м, а остальные двадцать — |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
на расстояниях |
до |
100 |
м от |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
центра |
основного |
квадрата. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Дисперсия |
|
распределения |
s, |
|||||
5 |
Б |
|
' 7 |
8 CgN |
|
полученная на той же установ |
|||||||||
|
|
ке [45], превосходит дисперсию |
|||||||||||||
|
• МГУ |
+Норикура |
|
|
распределения S на уровне мо- |
||||||||||
Рис. 36. Зависимость параметра s rra уровне моря ( + ) и на высоте гор ( + ) от числа частиц в ливне iVe
ря. Это, |
по-видимому, свиде |
тельствует |
о справедливости |
с д е л а н н о г о |
выше замечания, |
|
что кривая |
на рис. 34 |
имеет |
|||
разный вид в зависимости от s. Именно |
зависимость |
переходного |
||||
эффекта от 5 может увеличивать разброс |
значений 5, |
получаемых |
||||
с помощью |
сцинтилляторов. |
s, возможно, |
|
|
||
Хотя распределения по s и средние |
искажены |
|||||
упомянутым |
эффектом, зависимость s(N) |
представляет |
интерес. |
|||
На рис. 36 дано сравнение зависимости s(N) |
для уровня |
моря и |
||||
высоты гор по данным [119, 120]. На уровне моря и гор наблю дается сначала некоторое уменьшение s с возрастанием N. Воз можно, что с учетом зависимости переходного эффекта от s это уменьшение на высоте гор менее существенно, так как величина, на которую изменяется s за счет переходного эффекта, по-видимо му, растет с уменьшением s. Однако существует тенденция к уве
личению s при максимальных N, наблюдаемая в обеих |
работах 4 9 . |
||||||
В работе [119] для выяснения причины такой аномалии в зави |
|||||||
симости |
s(N) |
|
была построена графически усредненная функция |
||||
пространственного распределения ливней с числом частиц N, рав |
|||||||
ным 105 и 107. При этом |
построении использовалось положение оси |
||||||
и число частиц ./V каждого ливня, найденное методом |
максимума |
||||||
правдоподобия. |
Оказалось, что в ливнях с А/ = 105 |
существует |
|||||
сильное |
(более |
чем на |
6 |
сред, квадр. ошибок) отклонение экспе- |
|||
4 9 Тенденция |
к |
возрастанию |
s |
наблюдается на двух высотах в ливнях с раз |
|||
личными |
N, |
но имеющими |
приблизительно одинаковую интенсивность. |
||||
96
риментального р при г>100 м от плотности р, вычисленной на основании функции f(r, s) при s=l,18_. Для больших N, наоборот,
существует |
аналогичное отклонение рэксп |
от |
р, вычисленной при |
||
s = 1,33 на малых расстояниях |
от оси при г < 4 0 ж ; р(г) на |
малых |
|||
расстояниях |
от оси ливня при |
больших |
N |
соответствует |
s ^ l , 2 , |
все это означает, что функция Нишимуры и Каматы плохо описы вает пространственное распределение электронов на больших рас
стояниях |
от оси ливня (г>г\). |
При выделении |
центральных обла |
|||||
стей мощных ливней |
(iV^lG 7 ) |
|
получаем |
р(г), |
соответствующее |
|||
малым s~ 1,2, а при выделении |
больших |
r ( r > r 1 ) |
в ливнях и с |
|||||
малым и с большим числом частиц получим р(г), |
соответствующее |
|||||||
большим |
s^l,35 . |
|
|
|
|
|
|
|
Первое время пытались искать причину такого отклонения от |
||||||||
функции |
Нишимуры |
и Каматы |
во влиянии |
ядерного рассеяния |
||||
я°-мезонов в актах ядерно-каскадного процесса, а |
также влиянии |
|||||||
эффекта |
суперпозиции функций |
р(г) парциальных э.-ф. лавин от |
||||||
я°-мезонов. Детальные расчеты |
|
пространственного |
распределения |
|||||
электронов с учетом |
ядерного |
рассеяния |
в рамках |
общепринятой |
||||
модели ядерно-каскадного процесса показали, что за счет этих
эффектов |
(в основном |
второго) |
возможно |
объяснить |
величину |
|
As от 0,05 до 0,15 |
(по |
данным различных работ). По-видимому, |
||||
причина |
отклонения |
пространственного распределения |
электронов |
|||
от функции Нишимуры |
и Каматы |
(As^0,15) |
определяется и не |
|||
достаточной, с точки зрения эксперимента, точностью теоретиче ского расчета для э. ф. лавин при г~>Г\50.
Что касается причин возрастания s при JV^IO8 в [120], то они, возможно, те же и связаны с некоторым увеличением диапазона значений г с возрастанием числа частиц N.
Пространственное распределение на больших расстояниях от оси. Пространственное распределение электронов «а больших рас стояниях от оси {г>Г\) и (г^Г]) исследовалось также в ряде ра бот, выполненных в последнее десятилетие с помощью комплекс ных установок для исследования ш . а . л . от частиц с первичной энергией 10 1 7 - М0 1 9 эв. В работах [101] и {121] это исследование проводилось с помощью сцинтилляционных счетчиков, в работе [122] — с помощью счетчиков Г.—М., включенных в годоскоп. Осо бое внимание уделялось согласованию разрешающего времени детекторов и времени запаздывания управляющего импульса, ко
торый |
даже в случае вертикального (а |
тем |
более |
наклонного) |
|
ш. а. л. поступал в |
место расположения |
детектора с |
запаздыва |
||
нием, |
определяемым |
размером управляющей |
системы |
и удалени |
|
ем детектора от центра установки. Также очень важно было учи тывать реальную толщину ливневого фронта. Если использовать
5 0 Согласно |
Ю. И. Пасхалову |
(Диссертация НИИЯФ, МГУ, 1972 г.) при |
г>гх |
функции Н. — К. должны |
быть поправлены с учетом неоднородности |
атмо |
|
сферы. |
Величина поправки |
близка к требуемой экспериментом. |
|
7 Г. Б. Христиансен |
97 |
данные рис. 34 об отношении плотностей, измеренных сцинтилляторами и искровыми камерами, то в области г больше 10 м от оси указанное отношение не зависит от расстояния и равно 1,1. Таким образом, на больших расстояниях от оси сцинтилляторы
дают, по-видимому, неискаженную |
функцию |
|
пространственного |
|||||||||||||||
распределения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В работе [122] функция пространственного распределения |
элек |
|||||||||||||||||
тронов, |
полученная |
из |
функции распределения |
|
всех |
заряженных |
||||||||||||
|
|
|
|
|
частиц путем вычитания плотно- |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
сти мюонов5 1 , хорошо |
соответст |
||||||||||||
|
-Москба, |
rt =80 м |
вует |
функции |
Нишимуры |
и Ка- |
||||||||||||
|
• Вулкан |
Ренч, г *Ю0м |
маты |
со значением |
5 = 1 , 4 |
при |
||||||||||||
|
Эль Альто, г, = Ш м |
г = 1 0 0 - М 0 3 м и для |
yV=107 -M08 . |
|||||||||||||||
|
В работе [101] |
также |
получено |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
хорошее |
|
согласие |
эксперимен |
||||||||||
|
|
|
|
|
тальной |
функции |
с теоретической |
|||||||||||
|
|
|
|
|
для |
s = |
1,3 |
при |
г |
от |
десятков |
до |
||||||
|
|
|
|
|
300 м от оси на уровне |
моря |
и |
|||||||||||
|
|
|
|
|
JV = 2-107 . На |
высоте гор |
(4 |
км), |
||||||||||
|
|
|
|
|
однако, |
при г |
|
от |
десятков |
до |
||||||||
|
|
|
|
|
500 м и |
тех |
же N |
эксперимен |
||||||||||
|
|
|
|
|
тальная |
функция |
лучше |
согласу |
||||||||||
|
|
|
|
|
ется |
с |
теоретической |
при |
s = l |
|||||||||
|
|
|
|
|
[41]. Это не противоречит |
резуль |
||||||||||||
|
|
|
|
|
тату |
работы [120] о |
возрастании |
|||||||||||
|
|
|
|
|
5 при больших |
|
Л' (см. рис. 36). |
|
||||||||||
-2 |
|
|
|
|
|
В |
работе [12] также |
исследо |
||||||||||
|
|
|
|
|
валась функция |
пространственно |
||||||||||||
|
|
|
|
|
го |
распределения |
электронов |
в |
||||||||||
Рис. 37. |
Пространственное |
распре |
ливнях с числом |
частиц |
107 ч-Ю8 |
|||||||||||||
деление |
электронов на |
периферии |
на |
промежуточной |
высоте 2 км |
|||||||||||||
ш. а. л. с N=107 |
по |
данным |
в диапазоне расстояний от оси от |
|||||||||||||||
[122] —• сплошная |
линия; |
[121] — |
сотен |
метров |
до |
1,5 км и было |
||||||||||||
штриховая линия; |
(41] — пунктир |
|||||||||||||||||
получено |
хорошее |
согласие |
с |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
функцией |
Нишимуры |
и |
Каматы |
||||||||||
для s=l,25. На |
рис. 37 показаны |
усредненные функции |
простран |
|||||||||||||||
ственного распределения электронов по данным цитированных вы ше работ. Флуктуации пространственного распределения электро нов на периферии ливня пока не изучены.
Основные результаты по исследованию пространственного рас пределения электронов на средних расстояниях от оси ливня и на
его периферии |
сводятся к |
следующему. На |
средних |
расстояниях |
|||
от |
оси |
5 - И 00 м функция |
пространственного |
распределения элек |
|||
тронов |
хорошо |
описывается теоретической |
функцией |
Н.—К. для |
|||
5 1 |
На расстояниях |
от 100 до 1000 м от оси доля |
мюонов возрастает согласно |
||||
|
экспериментальным данным |
при i V ~ 1 0 7 от 3 до |
30%. |
|
|||
98
случая l n £ / | 3 > l n — |
со |
значением |
s = |
1,2 |
|
на |
уровне |
моря, |
|||||
s = 1,05-=-1,2 на |
уровне |
г о р 5 2 |
при |
iV~105 . На |
стратосферных |
высо |
|||||||
тах |
(12 км) |
([99] возможно |
уменьшение |
s |
до |
0,9 при iV=105 -H06 . |
|||||||
В |
интервале |
изменения |
N |
от |
105 до |
5 • 106 |
на |
уровне моря s |
|||||
остается постоянным с точностью |
« 0 , 0 4 , |
на |
высоте |
гор возможно |
|||||||||
уменьшение |
s |
до 0,9+1,0. |
Независимость |
s от |
N в |
широком |
диа |
||||||
пазоне и слабая зависимость от высоты (при — 105 106) суще ственно противоречит представлениям классической электромаг нитной каскадной теории. При больших N величина s возрастает как на уровне моря, так и на высоте гор, что, по-видимому, для больших N связано с увеличеием интервала г (переход к пери ферии ливня), неточностью расчетов Н.—К. для периферии ливня и возрастанием с г роли старых парциальных э.-ф. лавин. Тогда при переходе от уровня моря к высоте гор функция простран ственного распределения становится заметно круче и s умень шается 5 3 .
Что касается вопроса о том, почему структурные функции электронов все-таки относятся к классу функции Нишимуры и Каматы, во всяком случае в определенном диапазоне расстояний от оси, то на него можно ответить следующим образом. В э.-ф. лавине реального ливня осуществляется суперпозиция парциаль ных э.-ф. лавин, происходящих от я°-мезонов различных энергий, рожденных на различных высотах в атмосфере. Каждая из этих лавин имеет пространственное распределение в соответствие с электромагнитной каскадной теорией. Можно ожидать, что и сум марная лавина будет иметь пространственное распределение, со ответствующее некоторому эффективному s в определенном диа пазоне г. Однако это 5 существенно отличается от s для той же первичной энергии Е0 и глубины t, рассчитанного по классической каскадной теории. А именно 5Э фф<5каск.теор.-
Пространственное распределение на малых расстояниях от оси.
Особый интерес представляет изучение малых расстояний от оси
ливня |
м. |
Эти расстояния не |
вносят сколько-нибудь заметно |
го вклада |
в |
полное число частиц |
N, но детальное исследование |
структуры ствола ливня может дать ценную информацию о рас
пределении |
поперечных импульсов вторичных частиц в |
актах |
|
ядерно-каскадного |
процесса, а также, возможно, и информацию |
||
о химическом составе первичного излучения. |
|
||
Первые |
попытки |
исследования ствола ш. а. л. относятся |
еще5 к |
50-м годам [124, 125]. В работе [124] впервые для этого использо
вался детектор большой |
площади |
и |
непрерывной |
чувствительно- |
|||||||
5 |
2 |
Верхняя |
граница дается с учетом поправки |
на переходный |
эффект |
в сцинтил- |
|||||
|
|
ляторах, нижняя — |
без |
поправки. |
|
|
|
|
больших N |
||
5 |
3 |
Может |
существовать |
и |
другая причина |
высотного хода |
s |
при |
|||
|
|
при наличии слабого изменения s с высотой при малых |
N. |
С возрастанием |
|||||||
|
|
расстояния от оси ливня средний возраст парциальных |
э.-ф. лавин от пио |
||||||||
|
|
нов ш. а. л. возрастает. Этот эффект, частично объясняющий зависимость |
|||||||||
|
|
s{N), |
может быть меньше |
на высотах |
Чакалтая, чем на |
уровне |
моря. |
||||
7* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
99 |
|