Введение к работе
і .
Актуальность темы.
Стратосферные рентген-эмульсионные камеры на протяжении нескольких десятков лет являются одним из основных инструментов для изучения свойств первичного космического излучения. Эксперименты с использо-ваннем рентген-эмульсионных камер осуществляются в настоящее время с целью решения ядернофизических и космофизических задач. Заметную роль в этих исследованиях занимают эксперименты по изучению энергетических спектров первичного космического излучения.
Однако характеристики рентген-эмульсионных камер как детекторов излучеггия до сих пор недостаточно изучены. В частности, до настоящего времени не анализировались характеристики пороговых энергетических областей измерений рентген-эмульсионных камер, где эффективность регистрации взаимодействий частиц первичного космического излучения с атомными ядрами мишени ниже 100%. Физические характеристики падающего излучения, измеренные в пороговой области, могут существенно отличаться от средних величин для соответствующих энергий взаимодействия. Поэтому существует необходимость определения параметров пороговых энергетических областей измерений рентген-эмульсионных камер в каждом конкретном эксперименте по изучению характеристик первичного космического излучения. В силу актуальности и важности физических задач, решаемых с помощью рентген-эмульсионных камер, исследование энергетических характеристик этих приборов имеет принципиальное значение.
Цель работы.
Моделирование методом Монте-Карло экспериментов по определению энергетических спектров ядерных компонент первичного космического излучения на основе рентген-эмульсионных камер двух различных конструкций, с углеродной и со свинцовой мишенями, с точки зрения изучение влияния особенностей конструкций рентген-эмульсионных камер на результаты научных измерений.
Определение для моделированных экспериментов параметров
пороговых энергетических областей, в которых возможны существенные
искажения экспериментальных результатов.
Сопоставление ожидаемых на основе моделирования спектров
ядерных компонент первичного космического излучения с
экспериментальными данными, полученными на современных
установках соответствующих конструкций.
Новизна работы.
1. Впервые поставлен и исследован вопрос о роли конструкции
рентген-эмульсиишых камер в физическом эксперименте по изучению
космических лучей высоких энергий. Показан возможный методический
характер расхождения в результатах двух ведущих экспериментов по
изучению энергетических спектров первичного космического излучения,
MUBEE и JACEE.
2. На основе Лундовской модели адроп-ядерных .и ядро-ядерных
взаимодействий при высоких энергиях, впервые применяемой для
моделирования эксперимента в области космических лучей, разработана
методика моделирования прохождения и регистрации потоков ядер с
энергиями 10,2-5 1014 эВ рентген-эмульсионными камерами.
3. Впервые подробно исследована зависимость эффективности
регистрации стратосферных рентген-эмульсионных камер от величины
энергии падающих частиц.
4. Разработан алгоритм определеїшя энергетических пороговых
областей, применимый для рентген-эмульсионных камер произвольных
конструкций. Определены параметры энергетических пороговых
областей, в которых возможно существенное искажение экспери
ментальных результатов, в частности, при определении показателей
энергетических спектров частиц первичного космического излучения,
для двух основных модификаций рентген-эмульсионных камер,
применяемых в современных стратосферных экспериментах.
Научная значимость и практическая ценность работы состоят в том, что:
1. Компьютерный банк взаимодействий космических частиц в мишенях
рентген-эмульсионных камер, созданный на основе Лундовской модели,
содеожит 25000 событий, вызванных первичными протонами, 20000
взаимодействий ядер 4Не, 11000 взаимодействий ядер 12С, 9500
взаимодействий ядер 32S и 7400 взаимодействий ядер 61Си с атомными
ядрами углеродной мишени и аналогичную статистику для свинцовой
мишени. Такая статистика моделированных событий позволила
получить расчетные характеристики рентген-эмульсионных камер рас
сматриваемых конструкций с малыми статистическими ошибками.
2. Разработана схема расчета ожидаемого в установакх искажения
измеренного энергетического спектра падающих частиц, применимая
для моделирования экспериментов с использованием рентген-
эмульсионных камер любых конструкций, а также различных установок
с тонкими ионизационными калориметрами. Это позволяет при
планировании экспериментов с рентген-эмульсионными камерами
проектировать их конструкции таким образом, чтобы свести к
минимуму влияние порогового эффекта на результаты измерений.
3. Проанализирована зависимость эффективности регистрации рентген-
эмульсионных камер от энергии падающих космических частиц и от
зенитного угла их прихода. Эти характеристики стратосферных
рентген-эмульсионных камер, не подвергавшиеся до сих пор самостоя
тельному изучению, дополняют представления о них как о детекторах
космического излучения при высоких энергиях.
Автор защищает:
1. Методику моделирования прохождения и регистрации
ядерноактивных частиц первичного космического излучения стратосферными рентген-эмульсионными камерами, разработанную с использованием Лундовской модели адрон-ядерньгх л ядро-ядерных взаимодействии при высоких энергиях.
2. Методику определения на основе модельных расчетов
энергетических областей и характера искажения спектров ядерных
компонент первичного космического излучения, ожидаемых в страто
сферных рентген-эмульсионных камерах различных конструкций.
3. Определенные на основе моделирования численные параметры
энергетических пороговых областей возможных искажений результатов
измерений для рентген-эмульсионных камер двух различных кон
струкций - с углеродной и со свинцовой мишенями.
4. Ожидаемые в рентген-эмульсионных камерах двух типов
энергетические спектры пяти ядерных компонент первичного косми
ческого излучения.
Апробация работы.
Результаты, изложенные в диссертации, обсуждались на XIV Европейском симпозиуме по космическим лучам (Балатон, 1994), на XXIV Международной конференции по космическим лучам (Рим, 1995), где были включены в обзорный доклад по материалам конференции, и на XXVIH Международной конференции по физике высоких энергий (Варшава, 1996). Основные результаты диссертации изложены в публикациях [Ц, [2], [3], [4], [5], [6], 17], [8].
Структура и объем диссертации. Диссертация содержит 106 страниц и состоит из введашя, четырех глав, заключения, списка из 84 наименований цитируемой литературы и приложения. В диссертации приведены 18 рисунков и 28 таблиц.
