Файл: Христиансен, Г. Б.pdf

дели с зависимостью ns~E0il*

[250, 278, 267, 257] дают резкое воз­

растание

показателя

спектра.

При этом

[262] переход

от А = \ у

например,

к Л = 20 в

модели

с ns~E0l/i

не позволяет

получить

Рис.

77. а

— энергетический спектр мюонов по данным х — [205],

А —

[210],

Ш—

[213],

• — 1212]

и его

сравнение с различными

моделями

HLN,

QLN,

HL,

QL —

[267], SFB,

IDFB,

DFB

[257],

it/,,

НМ [278]; б

—

сравне­

ние тех же экспериментальных

данных

с

моделями

СК.Р

при

Л =

1,

СКР

при Л = 30

и НММ

при А=\

[278]

достаточно резкий спад, как в модели с п8~Е01/г.

Имеющиеся

экспериментальные данные в области

Ец =200-=-600 Гэв

лучше

согласуются с моделями, предполагающими закон

ns~E0t/2

в об­

ласти сверхвысоких энергий. Влияние

генерации

нуклон-антинук-

В области сверхвысоких энергий, конечно,

остается

возмож­

ность для

вариации

некоторых

параметров

элементарного акта

для лучшего

согласия с

экспериментом

и

при

зависимости

ns~Ey*.

Например,

можно

предположить

резкое

на

порядок

уменьшение Хп

или

уменьшение

доли энергии, переходящей в

8gJ,CM

сек

стер

10

-ю

'Oh

-п

СИР

СКРА--30

250

500

750

WOO

имм

х (г/см г)

Рис. 78. a — сравнение

экспе­

-12

500

750

1000

риментального

высотного

хода

250

ш. а. л. с

# > Ю 6

( •

—

(227];

Х,Усмг<

Л

—

[236]; ©

—

[28];

• — [98];

+

— [99]) с

расчетами по мо­

дели

СКР

с

Л = 1;

СКР

с

max

А = 3 0

и

НММ

согласно

[278];

б

—

сравнение

усредненной

WOO

каскадной

кривой

с моделями

СКР и НММ [278]; в — срав­

нение

заВИСИМОСТИ Гщах (£о)

согласно

эксперименту

[276]

и

расчетам

[267]

500

л^-мезоны (за счет

каналов ге­

нераций новых частиц или роста

6

10

12

сечения

рождения

NN

пар).

Поток

энергии

э.-ф.

компо­

*9%ах

ненты. В связи

с

намечающими­

ся

отклонениями

эксперимен­

тальных

данных

от

предсказа­

ний обычных

моделей,

предполагающих

экстраполяцию

наших

компоненты ш. а. л.

по сравнению с

ожидаемой

на

основании

электромагнитной

каскадной теории

для ливня

с

наблюдаемым

значением

параметра

s = l ,

2. Оказывается, что и с

точки

зрения

обычных

моделей

развития

ш. а. л. с

учетом ядерного

каскада

экспериментальное

значение

ФЭ ф слишком мало

[216,

275,

273]

Т а б л и ц а

7

Ф9 ф согласно [275]

Ф , согласно

эф эксп

эф

ft =

0,75

г, 1/2

[273]

СКР

^

= 40

n s ~ £ „

2 - Ю 8

эв/част

3,6-10*

4,1-108

3,2 - Ю 8

2.9-108

При £0 г£:101 3 эв в этой работе сделаны обычные предположе­

ния,

но при Е0 > 1013 эв

проводятся

вариации

KN,

и

закона

зависимости ns(E0).

Уменьшение KN И увеличение kN

или же пере­

ход

к

закону

n s ~ EQ/* при неизменных XN

и kN

(табл.

7)

приво­

дит

к

уменьшению

величины

ФЭ ф. Переход

к

большим

значе­

ниям

А

первичного

излучения

практически не меняет

величины

ФЭ ф приблизительно пропорциональной числу частиц

в ливне

Ne.

Высотный

ход ш. а. л. Обычным

моделям

развития

ливня про­

тиворечат также данные о продольном развитии

э.-ф. компоненты

ш-а.л. На

рис. 78, а представлены

экспериментальные данные

о

высотном

ходе ш. а. л. с числом

частиц JV>106

I(CM.

ГЛ.

4 § 1) И

теоретически

рассчитанные

кривые высотного

хода

ш. а.л. — по

модели

СКР и по модели

НММ [275], в которой

при Е0 >

1013

эв

происходит изменение закона

возрастания

множественности с Е0

и переход

к л 8 ~ £ 0 1 /

» . Расчет проведен с учетом

того,

что первич­

ный

энергетический

спектр 1 2 0

имеет

показатель

у,

изменяющийся

от значения

у = 1,7 при £ < 3-101 5 эв до 7 = 2,3 при Е > 3-101 5 эв.

Химический

состав

первичного

излучения

предполагается

в виде:

р = Vs, а = ' / 4 ,

М=Чи,

Н=1/8

или р = 0, а = 0, М = 0, Я = 1 . При рас­

чете

ш. а.л. от ядер

использовалась

гипотеза

суперпозиции. Нор­

мировка

теоретических

кривых проведена

в экспериментальной

точке на высоте гор.

Как

видно из рис. 78, а модель

НММ

достаточно

близка

к

воречит эксперименту в стратосфере даже при химическом

соста­

ве

# = 1 , р = а = .М = 0.

Пробег

относительно поглощения ш. а.л.

в

нижней

трети

атмосферы

согласно

эксперименту

А,= 130±

± 1 0 г/см2.

Согласно

модели

СКР при £ 0 = 1 0 1 5

эв

А, = 260

г/см2,

согласно же модели НММ — А= 140 г/см2.

На

рис. 78,6 проведено

сравнение

моделей

СКР и НММ из

работы

[275] с экспериментальными

данными

об

усредненных

1 2 0

Если известно распределение ш. а. л. по Ne

при фиксированном Е0

на

глуби­

не л: в атмосфере

WEo(Ne,

х),

то

спектр ливней по числу частиц Ne

может

быть получен при известном первичном энергетическом спектре АЕ^Г^^

dE0:

DO

С ( > N, Х)=

[

Г ^ £ 7 < v + 1 > dE9WEt

(Ne) dNe

каскадных

кривых,

полученными

на

установке

Чакалтая

( £ ' о = 1 0 1 6

эв). Модель с

большой

множественностью

НММ и

в

этом случае ближе к экспериментальным

данным.

Наконец,

на

рис. 78, в

приведены

результаты

анализа

зависимости

положения

максимума

ливня

в

атмосфере

от

первичной

энергии

ливня

Ео

(или

числа

частиц

в

максимуме

Nemax,

где Е0

= Nmax•

2• 109

эв.

Функция

iWx(jVemax)

лучше

соответствует

модели

с

П8~Е01/г,

чем моделям ns~E0l/*

и ns~\nEQ

(согласно расчету [267]). { -, <

Итоги

анализа

продольного

развития

ш . а . л . Сформулируем

основные

итоги анализа

экспериментальных

данных

по

ш. а.л.

с первичной

энергией

101 5 -ь- 1017

эв.

1.

Анализ

флуктуации

мюонной и

я.-а. компонент ш.а.л.,

а

также

анализ

корреляции

флуктуирующих

параметров

(напри­

мер,

Фя.-а.,

Ne,

s

и

др.)

показывает,

что

флуктуации

и

их

дели

ш. а.л. и химический состав

первичного излучения. Следова­

тельно, исследование

флуктуации

не позволяет

выбрать

между

различными моделями развития ш . а . л .

2.

Анализ

абсолютного числа

я.-а. частиц и мюонов

различ­

ных

энергий

и их зависимости от Ne показывает

следующее: абсо­

лютное число мюонов и его зависимость от Ne

могут

быть

согла­

сованы с различными

моделями

развития ш . а . л . в различных

предположениях

о химическом

составе

первичного

излучения.

Абсолютное

число я.-а. частиц с учетом

его

экспериментальной

неопределенности

также может

быть согласовано с

различными

дическими ошибками эксперимента.

3. Наиболее чувствительными

к вариациям моделей ш . а . л .

оказались: энергетический спектр

я.-а. частиц (в области Гя .-а.

101 2 эв), энергетический спектр

мюонов в области Г ц > 100 Гэв,

поненты ш . а . л . Анализ данных об энергетическом

спектре

я.-а.

частиц

показывает

большую чувствительность

спектра к

пара­

метру

взаимодействия лидирующего нуклона

при

сверхвысоких

энергиях. К сожалению, необходимо уточнение

эксперименталь­

ных данных, прежде

чем можно будет сделать

определенный

вывод. Энергетический

спектр мюонов, средняя

энергия электро­

распад)

с

энергией в

^1000

Гэв

при первичной

энергии

ливня

~ 1 0 1 5

эв.

Наиболее

вероятный

вариант

такой

модели — модель

с большой

множественностью

(ns~E0''')

при сверхвысоких

энер­

гиях.

высоких энергий [275]. Однако

быстрое развитие лавины в верх­

них

слоях

атмосферы

до максимума объяснить за

счет

вариаций

XN

И kN

невозможно

(см. [275,

277]) 1 2 1 . Эксперимент

даст

в

десят­

ки

раз

большие значения С (>N), чем теория для

этого случая.

Такие

вариации

параметров

элементарного акта,

как

уменьше­

ние

кя

и

введение

генерации

нуклон-антинуклонных пар, влияют

в сторону,

противоположную

требуемой. Возрастание

доли

энер­

гии, передаваемой

в э.-ф. компоненту в элементарном

акте,

также

плотности

потока частиц локального

ливня и размеры порядка ~ 100 ц

вбли­

зи порога

регистрации. При наличии

нескольких слоев рентгеновских

пленок