Введение к работе
Актуальность
Современные физические установки представляют собой
дорогостоящие многоцелевые крупномасштабные
экспериментальные комплексы, состоящие из различных детекторов, и эффективность их использования в значительной степени определяется качеством программно-аппаратных систем сбора, анализа и последующей обработки получаемой информации
НЕВОД-ДЕКОР является именно таким экспериментальным комплексом, объединяющим два крупных, дополняющих друг друга детектора: черенковский водный калориметр НЕВОД и координатный детектор ДЕКОР. Комплекс предназначен для проведения исследований основных компонент космических лучей на поверхности Земли во всём интервале зенитных углов, а именно: в интервале углов 0 + -60 - потоков мюонов и широких атмосферных ливней, 60 - 90 - одиночных мюонов и их групп; 90 - 180 - мюонов альбедо и от нейтринных взаимодействий. В 1994 году решением Минпромнауки РФ экспериментальный комплекс НЕВОД включён в перечень уникальных научных установок и стендов национальной значимости (per. № 01-63).
Естественно, создание такого комплекса потребовало решения многих физических, методических и программных задач, связанных, во-первых, с проблемами стыковки разнородных детекторов, распределённых в пространстве, во-вторых, быстрого отбора, записи и хранения большого объёма экспериментальной информации, в-третьих, организации оперативного on-line контроля работы установок и качества записываемой информации; в-четвертых, оперативной реконструкции регистрируемых событий в режиме on-line для эффективного предварительного отбора событий в условиях высокого фона. Отдельной задачей явилась разработка методов, создание алгоритмов и подготовка комплекса программ для off-line обработки.
Данная работа проводилась в рамках заданий тематического плана НИР МИФИ, заданий Минобразования РФ и государственных контрактов с Минпромнауки РФ и Роснауки
Цель работы
Разработка и создание аппаратно-программного комплекса, обеспечивающего совместную работу двух разнородных детекторов: водного черенковского (НЕВОД) и координатного (ДЕКОР), -оперативный анализ и отбор событий в режиме on-line и последующую их off-line обработку Разработка и развитие специализированных методов и алгоритмов обработки и моделирования-.данных детекторов комплекса.
Научная новизна
Впервые разработаны алгоритмы и созданы программные средства для получения физических данных с черенковского водного детектора, созданного на базе квазисферических модулей, и координатно-трекового детектора из стримерных трубок, которые регистрируют основные компоненты космических лучей на поверхности Земли
С помощью созданных программных средств получены следующие новые результаты:
впервые с хорошей статистической точностью измерено угловое распределение мюонов космических лучей под большими зенитными углами, включая альбедные мюоны,
впервые измерены распределения характеристик групп мюонов под большими зенитными углами в широком диапазоне множественностей от 2 до 100 частиц,
показана возможность достижения фактора режекции мюонов из верхней полусферы на уровне 1010, который обеспечивает выделение нейтринных событий из нижней полусферы на поверхности Земли.
Научная и практическая ценность
1. Созданная система сбора и обработки данных экспериментального комплекса НЕВОД-ДЕКОР позволила провести в 1997-2007, гг. более десяти длительных измерительных серий, зарегистрировать и обработать сотни миллионов событий и обеспечила постоянное расширение круга задач проводимых исследований.
Разработанные алгоритмы и программы широко используются в учебном процессе при проведении учебно-исследовательских, курсовых и дипломных работ и в подготовке аспирантов.
Разработанные подходы и алгоритмы могут быть использованы в других физических установках, а также при проектировании новых.
Личный вклад автора
Автор участвовал в разработке и создании практически всех аппаратных средств комплекса. Все специализированное программное обеспечение для проведения экспериментальных измерений было разработано и создано лично автором или под его руководством. Лично автором были разработаны и созданы основные программные средства для обработки экспериментальных данных, программы моделирования, методы и алгоритмы реконструкции треков и отбора событий. Автор принимал непосредственное участие в проведении экспериментов и в получении физических результатов
Автор защищает
I. Структуру и логику программно-аппаратного обеспечения экспериментального комплекса НЕВОД-ДЕКОР.
2 Комплекс программ, обеспечивших высокую эффективность набора данных в режиме on-line.
3. Комплекс программ для обработки данных в режиме off-line.
Набор методов и алгоритмов реконструкции треков и отбора событий, которые позволили получить новые физические результаты
Программы и результаты моделирования отклика детекторов, которые позволили оценить уровень достоверности полученных результатов
Апробация работы и публикации
Результаты работы были доложены на российских и международных конференциях: Всероссийской конференции по
космическим лучам (ВККЛ 2000, 2002, 2004, 2006), Европейском симпозиуме по космическим лучам (ECRS 2002, 2004, 2006), Международной конференции по космическим лучам (ICRC 1997, 1999, 2003, 2005), опубликованы в их трудах, а также в 12 журнальных статьях (1997-2005), перечень которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы Объем диссертации: 134 стр., 90 рис , 19 табл , 31 наименование цитируемой литературы.
