Введение к работе
Актуальность темы.
Имеющиеся в настоящее время экспериментальные данные об энергетическом спектре первичных космических лучей, относящиеся к области энергий Ю15- Ю19эВ,недостаточно хорошо согласуются друг с другом. Все эксперименты в этой области базируются на методике регистрации ШАЛ. Трудности измерений обусловлены малостью потока таких частиц и тем, что энергия первичной частицы определяется на основе измерения параметров ШАЛ. Одним из наиболее адэкватных методов определения энергии первичной частицы является регистрация интегрального потока черепковского света, генерируемого частицами ливня в слое атмосферы над установкой.
диссертация посвящена практической реализации нового метода, в основе которого лежит выдвинутая А.Е.Чудаковым в 1972г. идея измерения полного потока черенковского света ШАЛ, отраженного от заснеженной поверхности, с помощью прибора, поднятого на некоторую высоту (подъем может быть осуществлен, например с помощью аэростата). [Чудаков А.Е. Возможный метод регистрации ШАЛ по черенковскому излучению , отраженному от снежной поверхности Земли. //Экспериментальные методы исследования космических лучей сверхвысоких энергий. Материалы Всесоюзного симпозиума , Якутск, 1972., С.69.] Интеграл черенковского света служит хорошей мерой энергии первичной частицы. Толща атмосферы используется в качестве калориметра.
Особенностью этой методики является возможность обеспечения большой эффективной площади регистрации (вплоть до
2 '
1000 км ) при использовании сравнительно недорогого, небольшого по размерам прибора (ІхіхІ м3), поднимаемого над заснеженной поверхностью. Метод определения энергии является квазикалориметрическим, т.к. интеграл черенковского света дает возможность определить суммарные ионизационные потери частиц ШАЛ в слое атмосферы, которые составляют основную долю энергии первичной-частицы (для уровня моря и энергии Ю18эВ эта доля составляет, «75 Ж ) . Прибор, поднятый на высоту Н км, осматривает всю поверхность площадью Н2 км2. Интеграл черенковского света, зарегистрированный прибором, не зависит от функции пространственного распределения черенковского света и величины локальных флуктуации плотности черенковских фотонов, что является достоинством данного метода по сравнению с черенковскими установками, находящимися на земле и имеющими ограниченное число пунктов регистрации.
Изменяя высоту подъема установки можно получить энергетический спектр космических лучей в большом диапазоне энергий -от 1-Ю15 эВ (=1,5-106 событий за 100 часов наблюдений с высоты 0,7 км), до нескольких ед.хЮ19 эВ («160 событий с энергией >1019эВ за 20 суток, в течение которых аэростатная установка 4 раза проходит по круговой траектории вокруг Пжного полюса на высоте «40 км)'. С ростом высоты растет эффективная 'площадь регистрации, но возрастает и энергетический порог. Экспонируя установку на трех высотах («0,7 км, 3 км, 40 км) можно получить три спектра с перекрывающимися границами, в совокупности перекрывающие весь этот диапазон энергий. (Подробнее о величине порогов см.стр. IB). Этот метод имеет и свои трудности. Например, двойной учет поглощения черенковского
света в атмосфере, учет коэффициента отражения от снега.
Первая попытка проведения измерений по этой методике была предпринята G.Navarra. С помощью оптического детектора с небольшой апертурой (угол обзора составлял 3, радиус обозреваемого круга * 2?,5 м) были зарегистрированы несколько событий с частотой 4,2 ч-1, сравнимой с ожидаемой величиной (2-Ю ч-1), после чего работа была прекращена.
Автором выполнен цикл методических разработок и создана экспериментальная установка, с помощью которой в 1991 - 1993 годах проведен цикл методических измерений. При этом в качестве заснеженной поверхности использовалось Большое Алма-Атинское озеро, площадь которого составляет около I км2.
Актуальность диссертации состоит в апробации нового метода получения энергетического спектра ПКЛ в области Ю15эВ Ю1 эВ, который можно получить с помощью описываемой методики.
Новизна работы. Реализ о вана м е тодика и впервые проведены измерения потока ПКЛ с помощью регистрации широкоугольным детектором отраженного от снежной поверхности черенковского света ШАЛ.
Научная и практическая ценность работы. Доказана работо
способность модельно независимой методики ', измерения
энергетического спектра первичных космических лучей,
позволяющей с помощью одного небольшого и сравнительно
недорогого прибора получить энергетический спектр в ' большой
энергетической области от нескольких единиц х Ю15эВ.до Ю19эВ.
Апробация работы. Работа была доложена на нескольких семинарах Л.А.Кузьмичева (ОИВМ МГУ), Г.Б.Христиансена "(ОЧСВЭ МГУ), В.А. Царева (ФИАН). По теме диссертации опубликовано 3
3 '
статьи.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. В диссертации содержится 50 рисунков, 3 таблицы. Библиография содержит 67 названий. Общий объем диссертации составляет 116 страниц.
