Файл: Христиансен, Г. Б.pdf

Скачать файл (13,07Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 137

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

	На уровне моря [196—198, 200,	175]	существует также	тенден
ция	к возрастанию показателя а при изменении энергии я.-а. час
тиц	от 1 до 1000 Гэв на величину	Да	~. 0,3 и на уровне	моря а,
по-видимому, больше единицы.
Некоторые из отмечаемых тенденций представляются				качест
венно вполне объяснимыми с точки		зрения общей картины		разви-

eon

У я а

е9"я.а

4 г

ГУ

Рис. 58. Зависимость числа я.-а. частиц различных энергий

от

числа

частиц

ливне JVe:

—

уровень

гор:

V ,

—

£ > 2 0 0 Гэв;

£ > 2 0 0 0

Гэв

[131]

(* = 700

г/см2);

х,

•

—

£ > 5 0

Гэв; £ > 1 0 0

Гэв

|194] ( х = 8 0 0

г/сж2 );

• —

£ > 0 , 2

Гэв

[193]

(х=700

г/см2);

— уровень

моря:

V — £ > 1 0 0

[200];

Y —

£ > 1 0 0

[198];

А—

£ > 2 0 0 ;

— £ > 1 0 0 [172]';

•

—

— £ > 1 0 0 ;

Т— £ > 1 0 0 0

{197]; х — £ > 8 0 0

{1751; • — £ > 1 0 0 0

[178];

— £ > 1 6 0 0 ;

£ > 2 9 0 0 ;

О —

£ > 6 0 0 0 Гэв

[196]

тия ядерного

и э.-ф. каскадов. Если

число

я.-а. частиц

jVH .-a.~

— £ оя ,

где sn

— аналог

возрастного параметра э.-ф. лавины

для

лавины

я.-а.

частиц

Ne — £ое ,

то

Nn.a

— N

—— — а.

Поскольку sn

должно возрастать с возрастанием £я.-а.»

показатель

а тоже возрастает. Возможно также, что увеличение sn

идет

быст

рее с глубиной, чем se,

так

как ядерная

лавина

характеризуется

большим коэффициентом

мультипликации

и меньшим

значением

140

Ео1Ея.&.,	чем э.-ф. лавина. Поэтому на уровне	моря а > 1 и боль
ше, чем	на высоте гор. В то же время трудно	понять то, что абсо

лютное значение а на высоте гор, по-видимому, меньше единицы8 7 '. Энергетический спектр я.-а. частиц. Каково же энергетическое распределение я.-а. частиц в ш. а. л.? Первые попытки определить энергетический спектр я.-а. частиц относятся к работам, выполнен ным с помощью камер Вильсона (168, 185]. Однако в этих работах измерения были ограничены областью энергий от несколько Гэв до нескольких десятков Гэв. Значительно расширился диапазон изучаемых энергий в сторону больших значений Ея,.а, благодаря использованию метода ионизационных толчков, метода ионизаци

онного калориметра и т. д.

В работе [174] одной из наиболее ранних попыток исследования спектра был использован метод, фактически позволяющий обойти процедуру нахождения пространственного распределения я.-а. час тиц различных энергий р я .. а . (г, >Е) и последующего вычисления спектра из этих функций как

	00
F(>E)=	jV- a . (r . > £ )2ro - dr .
	о

Рассмотрим ливни с числом частиц от Nt до N2, оси которых падают на расстояния г от 0 до R от центра детектора я.-а, частиц. Будем считать что R достаточно велико сравнительно с величиной г0(Ея.-а) для всех рассматриваемых £я.-а., т. е. что я.-а. частицы рассматриваемых энергий попадают на расстояния от оси г > R с пренебрежимо малой вероятностью. Если ввести далее пространст

венное распределение я.-а. частиц с энергией Е pa,.a,(r,N,E)

и при

нять Ря.-а.(/", N, Е) = /(г, Е), то число я.-а. частиц с энергией Е,

Е + dE, падающих на детектор площади о в единицу времени и сопровождаемых ш. а. л. с числом частиц от Nt до N2, дается сле дующим выражением

С(Е,

N1-+-N2)dE

= ^

o-Z-f

(г, Е) dE2nrdrW

{N, г) ВЛГ ( * + 1 )

dN.

(4.3.1)

Функция

W(N,

г)—вероятность

регистрации

ливней

с числом

частиц

N. В N'^+^dN

— спектр

ливней

по числу

частиц8 8 . Мы

выбираем систему

управления

так,

чтобы W(N,

r) = l

при

Nt<

<N<N2,

0<r<R

для любых структурных функций электронной

компоненты,

наблюдаемых в ливнях

N = Nl-^N2.

Поэтому

Необходимо

тщательное

исследование

с учетом корреляции s и р я . - а . ( г ) .

Мы предполагаем, что телесный угол

для

регистрации

ш. а. л. с

я.-а. части

цами

~ 1 и пренебрегаем отклонением

оси

ливня

от

вертикали,

что

верно

для

уровня

моря.

141

		R	N2
		0
		1 «'
ИЛИ
C(>E,N1	+ Ni)	=	-±-F(>E)§ BN~xdN.	(4.3.2)
Как видно из этого выражения, энергетический спектр я.-а. ча
стиц F(>E, N) получается		из регистрируемой интенсивности я.-а.
частиц с энергией ^Е,	сопровождаемых ш. а. л., и из			данных о

спектре ливней по числу частиц. В действительности [174] поло жение осложнялось тем, что детектор регистрировал суммарные ионизационные толчки независимо от количества я.-а. частиц, па дающих на детектор. Поэтому приведенный метод оказался при

менимым только для ливней с числом частиц			104 н- 3 -105, для кото
рых условие ря.-а. {г,	>Е)<о<1	выполняется	в интересующем нас
диапазоне Е= 10й -г-3	-101 2 эв и при 1 M<r<R		(размеры детектора
~ 1 м).
На рис. 59 приведены данные об интегральном				энергетическом
спектре я.-а. частиц в интервале		энергий от	1 до	104 Гэв. Данные

при энергиях от одного до десятков Гэв получены на основании

работ [168, 185]. При энергиях свыше 100	Гэв использованы	дан
ные работ [131, 134, 171, 172, 178, 188, 195—200]. В области		энер
гии 10й -г-101 2 эв данные различных работ	о форме спектра	нахо

дятся в хорошем согласии. Показатель интегрального энергетиче

ского	спектра	в этом интервале у « 1 и его значение не зависит
от Ne.	Такое значение показателя у^-l		в пределах ошибок	экспе
римента дают		все три метода — метод	камеры Вильсона,	метод

ионизационных толчков и метод спектрометра полного поглоще ния.

В области энергий более 101 2 эв между результатами

различ

ных работ существует сильное противоречие.

Согласно

[196]

области

энергий 1 0 1 2 - И 0 1 3 эв

значение

у = 2,1

для

ливней

Ne=

= 104 и убывает до

1,3 при Л г е =10 6 . В

пользу

эффекта

возраста

ния показателя

говорит также

результат

работы

[131],

где

у=1, 8 при £ > 1 0 1 2

эв в ливнях с числом частиц N~105.

Однако

в ряде других работ [134, 178, 188] энергетический спектр

сохра

няет значение у = 1

вплоть до

энергий,

близких

1013 эв,

причем

у не зависит от N в интервале N = 105

-f-106.

Согласно данным, полученным с помощью ионизационного ка

лориметра, в области энергий

10 1 2 - М0 1 3 эв

ливнях

числом

частиц

Л ? е =10 5

показатель у

также

возрастает

до

1,5.

Однако

работе

[199] рассматриваются

ливни, оси которых

отбираются

по

специальному

детектору стволов. Этот

отбор

неизбежно

влечет

за собой выборку «молодых» ливней. С одной стороны, это приво дит к завышению Ne из-за возрастающего переходного эффекта

142

в сцинтилляторах (которые расположены		вблизи детектора ство
лов и, стало	быть, вблизи оси). С другой	стороны, в силу корреля
ции s и Ея,.а,	это приводит к более жесткому характеру спектра
отбираемых	ливней, т. е. к некоторому занижению у.

Несколько особняком находится работа [171], в которой утвер ждается изменение показателя у уже в области энергий ~50 Гэв,

Рис. 59. Интегральный	энергетический спектр я.	-а. частиц в ливнях
с jVe = 105 по данным	работ (131, 134], (171, 172,	178, 188], [195, 200]

причем значение у возрастает	с Ne. Мы не	будем проводить	обсу
ждение этой работы, так как, во-первых,		в предыдущей	работе
[176], выполненной на той же	установке, у	оставалось —1 для всех
Ne в интервале 100-М ООО Гэв	и, кроме того, сообщение [171] слиш
ком лаконично.

143

В чем возможная причина противоречия между					данными работ
[134,	178, 188] и работ [131,	196,	199]	в области		энергий	более
101 2	эв? Детекторы в работах	[134,	178,	188] имеют		в целом	боль

шие геометрические размеры, чем, например, в [196], хотя и со браны из отдельных элементов (ионизационных камер [178, 188], неоновых трубочек [134]) с геометрическими размерами даже меньшими, чем отдельные элементы (сцинтилляторы) в [131]. Раз личие между работами [178] и [196] можно было бы объяснить большей ролью эффекта суперпозиции ливней от отдельных я.-а. частиц в работах [178, 188], что приводит к эффекту завышения числа я.-а. частиц высокой энергии.

Возможно таким же образом можно объяснить и различие между результатами [199] и [178, 188], так как в работе [199] используются элементы несколько меньшего размера, чем в [178]. Однако совершенно невозможно объяснить так же разный харак тер результатов [134] и [131], так как последние получены с протя женными детекторами, состоящими из элементов значительно больших по размерам, чем в [134].

Таким образом, для решения вопроса о форме спектра я.-а.

частиц в области	энергий 1 0 1 2 - И 0 1 3 эв необходимы	дополнитель
ные исследования.	В частности", остаются неясными	следующие

методические вопросы: а) достаточна ли статистика для утвер

ждения, что возрастает и показатель дифференциального							спектра;
б) одинаков ли		набор по s	для тех ливней, которые			вносят		вклад
в разные участки энергетического спектра.
Абсолютные		числа я.-а. частиц с энергией >Е			в	ливнях		с за
данным	числом	частиц jVe сильно флуктуируют от				одной работы
к другой	(более чем в 3 раза).
В работах		используются	различные	коэффициенты			пересчета
от наблюдаемых величин к			энергии я.-а.	частиц в	соответствии с

разным характером и толщиной материалов детекторов (вода, свинец, углерод, грунт) и разными моделями элементарного акта, выбранными в расчете. Дело, однако, не только в выборе моделей элементарного акта, но в возможном искажении результатов вы боркой по s и неточном определении числа частиц Л^е в ливне, например, за счет неточного учета переходного эффекта в сцинтилляторах. Поэтому на рис. 59 экспериментальные данные раз

личных		работ были нормированы к одному		значению абсолютного
числа при энергии 5• 1011 эв в ливнях с Ne=				10А
На		рис. 59 в качестве эталонной принята абсолютная			величи
на	[177], так		как здесь использовались точные методы определе
ния	Ne	(по	годоскопическим счетчикам)	и учитывалось	условие

одинакового «набора» по s при разных Ея. -а .. Что касается коэф

фициента пересчета от величины			ионизационного		толчка к энергии
Ея.	а., то среднее значение этого коэффициента				было	определено
по	данным [8]. Согласно [8] для		детектора	типа,	использованного
в	[178],	коэффициент пересчета	от величины	толчка п		к £ я . - а .	со
ставляет		величину 5-Ю8 эв/част	для протонов и 3-Ю8			эв/част	для

144

Смотрите также файлы

Шаповалов, Б. Т. Электрооборудование насосных станций учебное пособие.pdf

Ширман, Я. Д. Разрешение и сжатие сигналов.pdf

Шкинкис, Ц. Н. Проблемы гидрологии дренажа.pdf

Щербюк, Н. Д. Резьбовые соединения труб нефтяного сортамента и забойных двигателей.pdf

Экономика, организация и планирование буровых и нефтегазодобывающих предприятий учебник..pdf

Файл: Христиансен, Г. Б.pdf

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно