Ахметов А.К.,

                                     доктор педагогических наук, профессор
                                   Актауский государственный университет, г.Актау

 

Электромагнитные каскады в космических лучах

                                            на уровне гор

 

В случае анализа атмосферных γ-семейств в подавляющим большинстве случаев точка взаимодействия неизвестна. А на высоте Тянь-Шаня такие ливни, как правило, являются смесью двух-трех актов взаимодействия адронов в воздухе. Поэтому в рентгеноэмульсионной камере наблюдаются продукты каскадного размножения γ-квантов и адронов в атмосфере.

Специально разработанная Смородиным и др. [1] процедура декаскадирования позволяет в некоторой степени корректно учесть влияние каскадного размножения на характеристики γ-семейств. В качестве количественной меры каскадного размножения используют величину

 

 

Где  расстояние между i-м и к-м каскадами, – энергии каскадов.

Важным моментом электромагнитного декаскадирования является выбор значений порога декаскадирования. В различных работах в зависимости от высоты положения экспериментальных установок над уровнем моря приняты различающиеся по величине, но фиксированные для данной установки параметры электромагнитного декаскадирования в пределах ТэВ∙мм [2-4]. Мы применили иной подход к выбору величины .

В зависимости от высоты, на которой произошло взаимодействие, степень каскадного размножения электронно-фотонных каскадов в атмосфере будет различной. Поэтому мы подвергли процедуре электромагнитного декаскадирования все γ-семейства в пределах значений параметра  ТэВ∙мм. Интересная особенность, замеченная нами при проведении процедуры электромагнитного декаскадирования, - наличие трех различных типов событий, на шкале  (рис. 1). Первый тип событий, когда γ-семейства зародились на небольшой высоте над установкой и имеют незначительное электромагнитное каскадное размножение в воздухе (события 77-61, 83-7945). Этот тип событий можно считать относительно чистым, для них в основном удается оценить высоту их зарождения в атмосфере методом разнесенных рентгеноэмульсионных камер [5]. Второй тип, когда-электронно-фотонные каскады зародились от одного энергичного γ-кванта и за счет каскадного размножения на уровне наблюдения имитируют γ-семейства. Третий тип событий, когда у γ-семейства на шкале . Трудно выделить относительно устойчивое плато. Это события, которые являются наложением вторичных частиц из нескольких последовательных ядерных актов соударения энергичных адронов и γ-квантов с ядрами атомов воздуха. Это так называемые «грязные» события, которые составляют большинство среди атмосферных γ-семейств и для них обычно затруднительно оценить высоту. Примером такого типа событий является семейство γ-квантов 74-37 из рис. 1.

 

 

Рис. 1. Зависимость величины от значений параметра электромагнитного декаскадирования

Рис. 2. Дифференциальное распределение по Z=lg (ER) для атмосферных γ-семейств ER в ТэВ∙мм.

1 – события первого типа, 2-события третьего типа

 

На рис. 2 представлены распределения по lg (ER). Для γ-квантов из γ-семейств, относящихся к первому и третьему типам событий. Как следует из рисунка, поперечные характеристики событий первого типа намного уже событий третьего типа намного уже событий третьего типа, что и свидетельствует в пользу относительной «чистоты» событий первого типа.

При сравнении результатов, полученных после проведение электромагнитного декаскадирования, встал вопрос, насколько подтвердятся наши результаты по моделированию ядерно-электромагнитных каскадов. В качестве первоначальных искусственных γ-семейств в нами взяты результаты, полученные в работе [6]. При моделировании адрон-ядерных взаимодействий применялся метод экстраполяции ускорительных данных в область энергии больше  эВ, основанный на гипотезе сохранения скейлинга во взаимодействиях в этой области энергий.

Все искусственные семейства γ-квантов, выбранные для анализа, были подвергнуты электромагнитному декаскадированию. Цель данной процедуры заключалась в попытке проверить закономерности, обнаруженные нами в реальных γ-семействах на искусственных событиях, разыгранных в предположении справедливости скейлинга. На рис. 3 приведены несколько графиков зависимости отношения  от значения параметров декаскадирования . Из графиков следует, что и в искусственных семействах имеется плато, причем протяженность плато, начальные и конечные значения параметра , при которых наблюдается плато, также различны в зависимости от и высоты зарождения события /7/.

Анализ экспериментальных семейств γ-квантов и сравнение результатов полученных путем проведения процедуры электромагнитного декаскадирования, с проведенным аналогичным образом анализом искусственных семейств γ-квантов показывает, что и в искусственных событиях удается выделить наличие трех типов атмосферных семейств γ-квантов на шкале .

Таким образом, приведенная в данной работе методика анализа семейств γ-квантов в электромагнитных каскадах космических лучей на уровне гор Тянь-Шаня позволяет классифицировать события по их относительной «чистоте» и указать значения параметра  , при которых необходимо прекратить дальнейшее проведение процедуры электромагнитного декаскадирования.

 

Рис.3. Зависимость от параметра электромагнитного декаскадирования для искусственных γ-семейств

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1.                          Барадзей Л.Т., Смородин Ю.А., Солопов Е.А. Препринт № 102. М.: ФИАН, 1974. 46 с.

2.                          Amato N.M., Arata N., Maldonaldo R.N. //Proc. 19th  ICRC. La Jolla. 1985. V. 6.P.292.

3.                          Yamashita S. //S. Phys. Soc. Japan. 1985. V.54. P.259

4.                          Халилов Д.А. Дис. … канд. физ.-мат. наук. Ташкент: ФТИ, 1986. 121 с.

5.                          Akhmetov A.K., Emelianov Yu. A. //Proc. 20th ICRC. Moscow. 1987. V. 5. P. 232.

6.                          Ермаков П.М., Шорин Б.Ф. Препринт № 84-16. Алма-Ата: ИФВЭ АН КазССР, 1984. 23 с.

7.                          Ахметов А.К. Электромагнитное декаскадирование семейств гамма-квантов. // Материалы Международной научно-практической конференции, Казахстан, г.Атырау, 2007. с.71-74