Введение к работе
Актуальность темы.
Космические лучи высокой энергии являются ценным источником информации как о межзвездном пространстве, так и об объектах их генерирующих. Их непосредственное наблюдение И ИЗУЧ-.ЧІП-.С! характеристик различных компонент - необходимая составлякш,?..-; астрофизики высоких энергий.
Ядра с зарядом Z>5, являющиеся предметом рассмотрения данной работы, составляют в совокупности около 40 потока первичных космических лучей (ПО). При сравнительно низких энергиях (до ІССГзЗ/кухдон) их спектры и относительное содержание известна достаточно полно благодаря различным по методике экспериментам. В качестве детекторов энергии в этих экспериментах использовались как ионизационные калориметры и магнитные спектрометры, так и газовые черенковские детекторы. Последние дали наиболее полные сведения о спектрах ПО при указанных энергиях. При более высоких энергиях преобладают рентгеноэмульсионная методика (JACEE, Зацепин и др. - МиБЕЕ), детекторы переходного излучения (CRN -Чикагский университет) и ионизационные калориметры.
Калориметрическая методика позволяет значительно продвинуть
измерения характеристик ПО в область больших энергий.
Существенной трудностью при ее использовании является влияние
частиц альбедо (обратного тока частиц из калориметра) на
детекторы, измеряющие заряд. Этот эффект, возрастающий с
энергией, ухудшает зарядовое разрешение прибора. По мере
продзижения в область высоких энергий растет также и вес
аппаратуры, что связано с необходимостью увеличения
геометрического фактора установок. Тем не менее,
калориметрическая методика, позволяющая при весьма точном измерении энергии (для калориметров с поглощением близким к полному) изучать весь зарядовый диапазон ПО, имеет значительные перспективы.
Имеющиеся в настоящее время данные различных групп о спектрах и зарядовом составе ПО при энергиях более ю'^эВ обнаруживают различие как по интенсивности, так и по форме спектра различных компонент, что связано б основном с определением энергии первичной частицы и статистической обеспеченностью экспериментальных данных. Поэтому продолжение исследований в этой области представляется актуальным, особенно в случае использования аппаратуры, работающей в зарядовом диапазоне от протонов до железа.
Целью настоящей работы является исследование энергетических спектров и зарядового состава средних и тяжелых ядер ПО в области энергий 10 -10 зВ с применением черепковских детекторов заряда и ионизационного калориметра. 3 качестве инструмента для выделения средних и тяжелых ядер использовался твердотельный черепковский детектор заряда с диффузным собиранием света. Работа выполнена в рамках эксперимента по изучению спектров и зарядового состава ПКЛ "Сокол".
В работе решались следующие задачи:
I.Проведение лабораторных исследований черенковского детектора заряда средних и тяжелых ядер с диффузным собиранием света ДЗ-2, работающего в составе комплекса научной аппаратуры "Сокол", с целью уточнения и оптимизации его основных характеристик.
2.Обработка экспериментального материала по средним и
тяжелым ядрам, полученного в результате двух экспериментов на ИСЗ.
3.Определение интенсивностей и показателей наклона спектров групп ядер ПО.
4.Определение доли средних и тяжелых ядер в составе ІМЛ.
Научная новизна и практическая ценность работы состоит в том, что впервые данные по средним и тяжелым ядрам с разделением их на группы при энергии более Ю12эВ получены в рамках измерений во всем зарядовом дипазоне от протонов до ядер железа с помощью аппаратуры, включающей ионизационный калориметр большой толщины. В диапазоне энергий 2-20ТэВ данные эксперимента "Сокол" имеют наилучшую статистическую обеспеченность.
Информация об энергетических спектрах и доле средних и тяжелых ядер является экспериментальной основой для построения моделей происхождения и ускорения ПО. При соответствующей экстраполяции она также может применяться для интерпретации результатов исследований в области энергий, доступной методам ШАЛ.
Вклад автора. Автор принял участие в эксперименте "Сокол" начиная с этапа лабораторных испытаний аппаратуры для первого полета в части, касающейся детектора средних и тяжелых ядер ДЗ-2. Лабораторные испытания позволили установить принципиальную пригодность ДЗ-2 для выполнения поставленных перед ним задач, оценить величины основных аппаратурных факторов, влияющих на разрешающую способность детектора. Были также исследованы различные покрытия для диффузора детектора с целью оптимизации его характеристик. Затем была проведена настройка измерительного тракта ДЗ-2. Е качестве ведущего по детектору автором была
проведена калибровка и настройка аналогичного прибора для аппаратуры, экспонированной во втором полете.
Обработка и анализ экспериментальных данных по средним и тяжелым ядрам, изложенных в диссертации, были выполнены лично автором с привлечением данных других детекторов и расчетов проделанных как автором, так и другими участниками эксперимента. Большая часть работ, касающаяся ядер с Z>5, а также материалы по средним и тяжелым ядрам, вошедшие в более общие работы по теме "Сокол", подготовлены автором.
Полный список печатных работ по теме диссертации с участием автора содержит 28 наименований.
Апробация работы. Основные результаты диссертации
представлялись на 19-й, 21-й и 23-й Международных конференциях по космическим лучам, симпозиуме в Лодзи 1988г., Всесоюзных 1984 и 1986гг.и Межрегиональной 1Э93г. конференциях по космическим лучам.
Структура и объем диссертации.
