1 / 126

ПАМЯТИ Георгия Тимофеевича ЗАЦЕПИНА

Л.Г. Деденко, Г.Ф. Федорова, Т.М. Роганова А.В. (НИИЯФ МГУ), " Дополнительная проверка моделей взаимодействий адронов и состав первичного космического излучения при энергиях выше 3*10**17 эВ по данным Якутской установки". ПАМЯТИ Георгия Тимофеевича ЗАЦЕПИНА.

denzel
Download Presentation

ПАМЯТИ Георгия Тимофеевича ЗАЦЕПИНА

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Л.Г. Деденко, Г.Ф. Федорова, Т.М. Роганова А.В. (НИИЯФ МГУ),"Дополнительная проверка моделей взаимодействий адронов и состав первичного космического излучения приэнергиях выше 3*10**17 эВ по данным Якутской установки" 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  2. ПАМЯТИ • Георгия • Тимофеевича • ЗАЦЕПИНА 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  3. Изучение химического состава первичного космического излучения (ПКИ) в области сверхвысоких энергий представляет исключительный интерес. 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  4. 1)Природа (атомный номерА) и 2) энергия Е частицы ПКИ, генерирующей в атмосфере ШАЛ, а также 3) параметры, характеризующие взаимодействие этой частицы с ядрами атомов в атмосфере в области сверхвысоких энергий (модель взаимодействия), неизвестны. 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  5. В случае состава частиц ПКИ из протонов при энергиях выше ~3×1019 эВГрейзеном[1] и Зацепиным и Кузьминым[2] было предсказано резкое уменьшение потока частиц ПКИ из-за взаимодействий первичных протонов с фотонами микроволнового реликтового излучения (эффект ГЗК). Энергия протонов из-за этих взаимодействий расходуется на генерацию пионов, и поэтому протоны с большими энергиями не могут достигать Земли от удаленных источников. 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  6. В случае модели равномерно распределенных источников со степенным спектром генерации [3,4] поток протонов должен сначала уменьшаться (dipмодель Березинского), потом увеличиваться (bump), а затем резко падать (эффект ГЗК). 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  7. В случае же состава частиц ПКИ из тяжелых ядер, например, железа, уменьшение потока, если оно имеет место, уже нельзя объяснить эффектом ГЗК и необходимо искать другие причины, например, объяснять низкой величиной максимальной энергии Емакс генерации частиц в источниках. 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  8. Исследования химического состава частиц ПКИ в области сверхвысоких энергий возможны • в настоящее время на основе изучения зависимостей • 1) глубины Хмаксмаксимума широкого атмосферного ливня (ШАЛ) • или • 2)доли мюонов в сигнале детектора относительно других частиц ливня • от энергии Е первичнойчастицы. 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  9. Глубина максимума ШАЛ как индикатор состава 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  10. Важно: • ФЛУКТУАЦИИ ГЛУБИНЫ МАКСИМУМА ЛИВНЯ ~ 50 г/см2 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  11. АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ МЕТОД • Доля мюонов α: • это отношение сигнала в подземных детекторах к сигналу в • наземных детекторах • Важно: • это альтернативный метод 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  12. Интерпретация данных ШАЛ • Интерпретация данных ШАЛ возможна в рамках различных моделей 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  13. МОДЕЛИ • На совещании в ЖЕНЕВЕ • в феврале 2012 г. • Т. Пьерог • представил • результаты расчетов и данные эксперимента по измерениям глубины • максимума ШАЛ, использовал модели EPOS 1.99 и EPOS 1.99 LHC и др. 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  14. До LHC 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  15. После LHC 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  16. МОДЕЛЬ QGSJET-II • Ostapchenko S. QGSJET-II: Results for extensive air showers // Nucl. • Phys. Proc. Suppl. 2006. Vol. 151. Pp. 147–150; astro–ph/0412591. • Ostapchenko S. Hadronic interactions at cosmic ray energies // Nucl. • Phys. B, Proc. Suppl. 2008. Vol. 175-176. Pp. 73–80; hep– • ph/0612068. 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  17. МОДЕЛИ • Будем тестировать модели • QGSJET-II • И • EPOS 1.99 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  18. Г.Т. Зацепин, Роль флуктуаций в развитии атмосферных ливней. Труды 6-ой Международной конференции по космическим лучам. М. Изд-во АН СССР. Т. 2. Стр. 212-221.1960.Разработана теория флуктуаций ливней. • Предсказано, что распределение плотности столкновений первичной частицы с ядрами в атмосфере, которое определяет основные флуктуации в продольном развитии и положенииXmaxмаксимума ливня существенно зависит • от условий отбора ливней. 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  19. Г.Т. Зацепин, Роль флуктуаций в развитии атмосферных ливней. Труды 6-ой Международной конференции по космическим лучам. М. Изд-во АН СССР. Т. 2. Стр. 212-221.1960.Разработана теория флуктуаций ливней. • Предсказано, что при отборе ливней по полному числу частиц • первичная частица «проскакивает» первую половину атмосферы с числом столкновений меньше среднего, • а вторую – с числом больше среднего. • (при энергиях ~ 106ГэВ) 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  20. 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  21. 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  22. 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  23. Physics and simulationof air showers 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  24. The Highest Energy Event by AGASA2.5 x 1020 eV on 10 May 2001 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  25. Наземный детектор Якутской установки 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  26. Флуктуации сигнала • Флуктуации сигнала в наземных и подземных детекторах важны 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  27. Результаты расчета сигнала для электронов (а), позитронов (б), гамма-квантов (в) и мюонов (г). 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  28. Модели • Как тестировать модели? • По инклюзивным спектрам вторичных частиц 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  29. Модели • Как тестировать модели? • По инклюзивным спектрам вторичных частиц (ускорительные данные) • Но важны флуктуации! Когда одна или несколько частиц уносят основную долю энергии! 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  30. Performance of hadronic interaction modelsProton-proton event at 7 TeV c.m. energy 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  31. 13 September 2012LHC collides protons with lead ions for the first time 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  32. Pseudorapidity • emission angle of a particle from • interaction point (“mid-rapidity” : h=0) 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  33. when the mass of the particle is knownthe rapidity is used : 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  34. Charged particle distribution in pseudorapidity 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  35. Charged particle distribution in pseudorapidity 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  36. Сравнение • Сравнение для небольшого интервала значений переменных! 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  37. Charged particle distribution in pseudorapidity 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  38. Какая часть спектра важна для ШАЛ? • Частицы, которые летят вперед! • Уносят основную • долю энергии! • С какой погрешностьюмодели представляют эти частицы? 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  39. LHCf: forward photon production pp→γ X 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  40. ПОГРЕШНОСТИ • ПОГРЕШНОСТИ • (в 2.5 и более раз) • растут в • области высоких энергий! 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  41. Предлагается дополнительное тестированиемоделей взаимодействия адронов • По каким данным? • Если состав определяется по доле мюонов, • то наиболее надежные данные – это • ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СПЕКТР ВЕРТИКАЛЬНЫХ МЮОНОВ 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  42. Дополнительное тестированиемоделей взаимодействия адронов • Как рассчитать энергетический спектр вертикальных мюонов? • F(Eµ)dEµ 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  43. Дополнительное тестированиемоделей взаимодействия адронов • Нужно знать: • спектр первичных частиц: • 1.1 Fp(E)dE - спектр первичных протонов • 1.2 FHe(E)dE- спектр первичных ядер гелия 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  44. Энергетический спектр • Панов А. Д. и др. Элементарные энергетические спектры космиче- • ских лучей по данным эксперимента ATIC-2 // Изв. РАН. сер. физ. • 2007. Т. 71. С. 512–515; astro–ph/0612377. (протоны, ядра гелия) 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  45. Аппроксимация G&H • Gaisser T. K., Honda M. Flux of atmospheric neutrinos // Annu. Rev. • Nucl. Part. Sci. 2002. Vol. 52. Pp. 153–199. • dNA/dEk= K * (Ek + b exp(−c√Ek)−α, • Ядерная группа (А) α K bc • H (1) 2.74 14900 2.15 0.21 • He (4) 2.64600 1.25 0.14 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  46. Отношение R спектров первичного космического излучения ATIC2/G&H для протонов и ядер гелия 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  47. Дополнительное тестирование моделей взаимодействия адронов • Расчет вертикального спектра мюонов • F(Eµ)dEµ • Нужны расчеты энергетического спектра мюонов от первичной частицы с энергией E в рамках тестируемой модели: • 1.3 Fp(E,Eµ)dEµ - спектр мюонов от протона с энергией E 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  48. Энергетический спектр вертикальных мюонов от первичных протонов разных энергий помодели EPOS 1.99 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  49. Энергетический спектр вертикальных мюонов от первичных протонов разных энергий помодели QGSJET2 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

  50. Дополнительное тестирование моделей взаимодействия адронов • Расчет энергетического спектра вертикальных мюонов • F(Eµ)dEµ • 1.4 FHe(E,Eµ)dEµ- спектр мюонов от • ядра гелия с энергией E 4-ые Зацепинские чтения 07 июня 2013 ИЯИ РАН

More Related