Главная > Научно-исследовательская работа


Электронные методы детектирования нейтрино

Руководитель темы: Ольга Георгиевна Ряжская

На сцинтилляционно–железном калориметре LVD, расположенном в Италии, под горой Гран Сассо продолжается непрерывный набор статистического материала и обработка данных в области нейтринной астрофизики, физики космических лучей и изучения редких процессов, предсказываемых теорией.

В 2004 году продолжались работы по расчётам потоков нейтрино, испускаемых коллапсирующей звездой в рамках усовершенствованного ротационного механизма взрыва сверхновой (совместно с В.С.Имшенником, ИТЭФ)

Были рассмотрены возможности детектирования электронных нейтрино тяжёлыми элементами, в основном, железом Fe56 (совместно с Ю.В.Гапоновым и С.В.Семеновым, КИАЭ).

Ротационный механизм взрыва сверхновой приводит к двухстадийному коллапсу звезды. В первой стадии такого коллапса излучается значительный поток нейтрино, практически полностью состоящий из электронных нейтрино с энергиями 30 – 40 МэВ.

Основной реакцией, используемой для детектирования нейтрино, является взаимодействие нейтрино с железом. LVD состоит из 1.1 кт железа и 1.1 кт сцинтиллятора. Сцинтилляционные счётчики установки достаточно хорошо могут регистрировать -кванты и электроны, являющиеся продуктами реакции .

Эффективность регистрации таких нейтрино детектором LVD была рассчитана с помощью программы Geant4 с учётом точной геометрии установки. Она оказалась равной 43%. Эффективность регистрации антинейтрино (детектирование позитронов и гамма-квантов 2.2 МэВ одним счётчиком LVD) составляет 55 – 60 %.

Основная задача LVD – поиск нейтринных вспышек от гравитационного коллапса звёзд. Живое время работы детектора равно 98%.

В течение 12 лет гравитационных коллапсов в Галактике и Магеллановых облаках не обнаружено. Верхний предел частоты коллапсов, в том числе скрытых (без сброса оболочки) в этих галактиках на 90% уровне достоверности составляет 0.19 события в год.

В течение последних четырёх лет LVD совместно с СуперКамиоканде и SNO проработал в международной сети поиска коллапсов.

Продолжается изучение генерации и распространения нейтронов, образуемых мюонами космических лучей под землёй. Измерены величины среднего числа нейтронов, создаваемых в 1г/см2 установки и сцинтиллятора одиночными мюонами, мюонными группами и частицами ядерных и электромагнитных ливней, сопровождаемых мюоны.

Нейтроны, генерируемые мюонами в веществе, являются основной и трудноустранимой компонентой фона в подземных экспериментах. Обладая высокой проникающей способностью, они могут проходить через значительные толщи пассивной и активной защиты и посредством ядерных взаимодействий имитировать искомое событие в различных энергетических диапазонах. Спектры нейтронов измерены до энергии 300 МэВ, пространственное распределение на расстоянии вплоть до 22 метров от трека мюонов. При обработке использованы статистические данные, полученные с мая 1999 по сентябрь 2002 года на 2 башнях установки LVD.

Изучаются вариации концентрации радона в подземном помещении эксперимента LVD с целью выделения радоновых предвестников землетрясений из фона.

Темп счёта детектора LVD выше порога 0.5 МэВ измеряется автоматически каждые 10 минут в течение 10 секунд. Быстродействие и высокая статистическая обеспеченность метода позволяют в режиме реального времени (on-line) непрерывно следить за изменениями концентрации радона в экспериментальном зале, а система сбора информации - компьютеризировать обработку больших массивов данных.

Выяснено, что микросейсмический фон, создаваемый технической деятельностью, оказывает существенное влияние на состояние подпочвенных радоновых полей. Этот вывод указывает на возможную связь между амплитудно-временными параметрами вариации концентрации радона под землей и сейсмической активностью. Если готовящееся сейсмическое событие за счёт деформации земной коры и предшествующих микротолчков способствует насыщению радоном поверхностного слоя коры и подземных вод, то техногенные вибрации грунта, усиливая эманацию радона из поверхностного слоя и подземных вод, проявляют изменения состояния радоновых полей.

Увеличена статистика событий, связанных с измерениями концентрации радона под Гран Сассо и под Монбланом. Осуществлена обработка данных установок LVD и LSD за период 1995 – 1998 г.г. Таким образом, на данный момент проводится анализ экспериментальных результатов за 1992 – 1998 г.г.

На детекторах LVD и «Коллапс» проводится анализ данных для изучения зарядового отношения мюонов с E > 130 ГэВ (Коллапс) и E > 1 ТэВ (LVD).

Уникальный сцинтилляционный детектор большого объема Коллапс позволяет измерить спектр позитронов и электронов от распада мюонов . Энергетический спектр получающихся позитронов и электронов имеет характерную форму с максимумом вблизи 40 МэВ и обрезается при . Разработана методика выделения событий, обязанных - захватам, которые составляют 2.5% от - распадов; проводится обработка данных.

Выработаны критерии выделения - распадов и - захватов по их энергетическим и временным характеристикам на установке LVD.

Публикации

  1. В.С. Имшенник, О.Г. Ряжская. Вращающийся коллапсар и возможная интерпретация нейтринного сигнала LSD от SN1987A. Письма в Астрономический Журнал, 2004, т30, №1, 17-36;

  2. В.С. Имшенник, О.Г. Ряжская. Вращающийся коллапсар и нейтринное излучение. Вестник РАН, (в печати);

  3. Gaponov Yu., Semenov S., Ryazhskaya O. Interaction of electron neutrinos with in the LSD for .Ядерная физика, 2004, т.67, №11;

  4. Volkova L.V., Ryazhskaya O.G., Zatsepin G.T. Direct cosmic ray muons and atmospheric neutrinos. Proc. of Neutrino 2004, Paris, 2004 (in press);

  5. Volkova L.V., Ryazhskaya O.G., Zatsepin G.T. Possible charm and direct muon contribution to EAS at very high energies. Proc. of 19 ECRS, Florence,2004 (in press);

  6. Н.Ю. Агафонова, В.В. Бояркин, Е.А. Добрынина, В.В. Кузнецов, А.С. Мальгин, О.Г.Ряжская, В.Ф. Якушев (Коллаборация LVD). Измерение удельного выхода нейтронов, генерируемых мюонами, с помощью подземного детектора LVD. Известия АН, Сер. Физ. (в печати);

  7. Collaboration LVD. Study of the muon induced background with the LVD detector at the LNGS. Proc. of Neutrino 2004, Paris, 2004 (in press);

  8. Volkova L.V., Ryazhskaya O.G., Zatsepin G.T. Prompt and direct muon production in Atmosphere at very high energy inclined EAS at sea level. Proc. of HECR Conf, Pilos, 2004 (in press);

  9. M. Aglietta et al. Search for low energy  in correlation with 8 events observed by the EXPLORER and NAUTILUS detector in 2001. Astronomy and Astrophysics A&A 412, 399-405, 2004;

  10. Collaboration LVD. Study of the muon-induced neutrino background with the LVD detector. Proc. of IDM 2004 (в печати);

  11. О.Г.Ряжская, доклад на Заседании Президиума РАН «Вращающийся коллапсар и возможная интерпретация нейтринного сигнала, зарегистрированного под Монбланом от Сверхновой 23 февраля 1987 г»,2004;

  12. О.Г.Ряжская, доклад на 19 Европейском Симпозиуме по космическим лучам во Флоренции «Overview of underground experiments»,2004.

Краткое содержание работы на следующий год

По теме: 1. Нейтринная астрофизика. Поиски нейтринного излучения от коллапсов звёзд в Галактике на детекторе КОЛЛАПС АНС и на детекторе LVD.

  • Продолжение работ по непрерывной регистрации и обработке информации по поиску коллапсов.

  • Поиск корреляций между подземными детекторами Лаборатории ЭМДН.

  • Поиск корреляций регистрируемых событий с гамма - всплесками.

  • Поиск корреляций регистрируемых событий с солнечными вспышками.

По теме: 2. Подземный нейтринный комплекс Гран - Сассо.

  • Непрерывная эксплуатация LVD (3 башни).

  • Нейтринная астрофизика. Продолжение работ по непрерывной регистрации и обработке информации по поиску нейтринного излучения от коллапсирующих звёзд на детекторе LVD.

  • Обработка экспериментальных данных, полученных на детекторе LVD, по программам:

    а) исследование генерации нейтрино и мюонов высокой энергии в атмосфере Земли,

    б) исследование генерации множественных мюонов высокой энергии в атмосфере Земли,

    в) изучение зарядового отношения ,

    г) изучение характеристик нейтронов, генерируемых мюонами под землей,

    д) непрерывная регистрация концентрации радона; проведение корреляционного анализа между измеренной на LVD концентрацией радона и землетрясениями в Европе.

  • Поиск корреляций регистрируемых событий с солнечными вспышками.

Исследование характеристик потоков частиц высоких и сверхвысоких энергий на установках БНО

Руководитель темы: Валерий Борисович Петков

  • На установке АНДЫРЧИ БНО ИЯИ РАН проведён поиск гамма-всплесков и высокоэнергичного гамма-излучения в корреляции с событиями BATSE в двух диапазонах энергий гамма-квантов: Eγ≥ 10 ГэВ и Eγ≥ 100 ТэВ. По данным за 1996-2001 г. получено ограничение на частоту гамма-всплесков (Eγ≥ 10 ГэВ) с длительностью Δt=(1-50) c и потоками энергии W(Δt)=5.6·10-3·√ Δt эрг/см2 в полосе склонений 10˚≤δ≤70˚ Ωlim= 2.0·10-8 сек-1 на 90% доверительном уровне. Ограничение на поток энергии, уносимой высокоэнергичными гамма-квантами во всплесках, зарегистрированных BATSE, и попавших в поле зрения АНДЫРЧИ, лежит в интервале 6.5·10-4≤Wmax≤0.15 эрг/см2. За период 1996-2001 гг. проведён поиск групп ливней (Eγ≥ 100 ТэВ), пришедших из одной угловой ячейки радиуса σ=4˚ в интервале времени Δt=(10-2-10)с. Отсутствие превышения числа таких групп над расчетным числом интерпретировалось как отсутствие гамма-всплесков с соответствующим потоком энергии. Для 127 событий BATSE был проведен поиск совпадений с ливнями, зарегистрированными АНДЫРЧИ. Число таких ливней не превышает ожидаемого от фона случайных совпадений.

  • Для регистрации мюонов сверхвысокой энергии ( 100 ТэВ) разработан метод кратных взаимодействий. Проведено сопоставление расчётов на основе пакета программ GEANT4 с экспериментальными данными БПСТ, накопленными на установке в течение 1983-95 гг. Сопоставление распределений событий, полученных на основе анализа кратных взаимодействий, указывает на некоторое отличие результатов эксперимента и расчётов для обычного спектра мюонов.

  • На установках БПСТ и АНДЫРЧИ проводится эксперимент по поиску мюонов сверхвысокой энергии в ШАЛ в области излома (с целью проверки гипотезы образования излома из-за изменения акта взаимодействия). Проведён предварительный анализ информации за чистое время набора 165.4 суток набора информации (сентябрь 2002 – декабрь 2003). Получено ограничение на число мюонов с Eμ ≥ 100 ТэВ в ШАЛ: 3.2 на один ливень после излома.

  • Проведён анализ возможных экспериментальных следствий гипотезы образования излома в спектре широких атмосферных ливней (ШАЛ) по числу частиц из-за уноса части энергии ливня нерегистрируемой современными установками компонентой. В качестве нерегистрируемой компоненты рассматриваются мюоны (и, соответственно, нейтрино) сверхвысокой энергии. Показано, что существующие экспериментальные данные накладывают достаточно сильные ограничения на долю унесенной из ливней энергии и на число (и, соответственно, минимальную энергию) дополнительных мюонов.

  • Проводится модернизация установки КОВЁР-2: а) проведено подключение 25-и активных сумматоров сигналов детекторов КОВРА; б) включены в набор информации детекторы прототипа установки ";Mini-Array";.

  • В рамках феноменологической модели дифракционного рождения (c-кварка) и квантовой статистики, основанной на аддитивной кварковой модели, проведен анализ экспериментальных данных по сечению рождения чармированных частиц σpp→ccX (s) в адрон-адронных взаимодействиях. При коллайдерных энергиях 200, 540, 900, 1800 ГэВ (SPS CERN, Tevatron) значения σpp→ccX (s) были получены методом кварковой статистики из данных по дифракционной диссоциации. Установлено, что полный набор низкоэнергетических (√s = 20 - 40 ГэВ) и высокоэнергетических (√ s = 200 - 1800 ГэВ) данных с высокой точностью описывается единой логарифмической зависимостью с универсальными численными параметрами. Экстраполяция полученной зависимости в область сверхускорительных энергий даёт для ожидаемых значений сечения дифракционного рождения чарма σpp→ccX = 250  15 мкбн при энергии √s = 1.96 ТэВ (Tevatron) и 355  22 мкбн при √s = 14 ТэВ (LHC).

Публикации.

  1. А.Ф. Янин, К.Г.Компаниец, М.Б. Амельчаков, Е.А. Горбачева, И.М. Дзапарова, В.В.Киндин, Ю.Ф. Новосельцев, П.С. Стриганов, Годоскоп амплитудных каналов Баксанского подземного сцинтилляционного телескопа на основе программируемых логических интегральных схем, ПТЭ, 2004, №3, с.61-64.

  2. В.И.Волченко, Г.В.Волченко, А.Н.Заиченко, В.Б.Петков, В.Я.Поддубный, А.В.Радченков, Система молниезащиты установки ";Андырчи";, ПТЭ, № 4, 2004, с. 35 - 43.

  3. В.Б. Петков, А.Г. Богданов, Е.Г. Вертоградова, В.И. Волченко, С.Н. Карпов, В.В. Киндин, Р.П. Кокоулин, К.Г.Компаниец, Ю.Ф. Новосельцев, Р.В. Новосельцева, А.А. Петрухин, А.В.Радченков, А.В. Шалабаева, А.Ф. Янин, И.И. Яшин, Эксперимент по поиску мюонов с энергией >= 100 ТэВ в составе ШАЛ на комплексе “Андырчи” - БПСТ, Изв. РАН, сер. физ., т. 68, № 11, стр. 1615-1618 (2004).

  4. В.Б.Петков, “Космические гамма-всплески”, Труды третьей Баксанской молодежной школы экспериментальной и теоретической физики “Физика элементарных частиц и космических лучей”, т.2, стр.58-68, Нальчик, 2004.

  5. В.Б. Петков, ";Излом в спектре по числу частиц, нерегистрируемая компонента ШАЛ и мюоны сверхвысокой энергии";, Препринт ИЯИ - 1125/2004, июль 2004.

  6. V.B. Petkov, The knee of EAS size spectrum, missing component and very high energy muons, International Journal of Modern Physics A, 2005 (в печати).

  7. Yu.F. Novoseltsev, G.M. Vereshkov, Estimation of charm production cross section in hadronic interactions at high energies > 1.8 TeV, Nuclear Physics B, (Proc. Suppl.), 2005 (в печати).

  8. Д.В.Смирнов, В.И.Волченко, С.Н.Карпов, А.С.Лидванский, В.Б.Петков, А.В.Радченков, А.Б.Черняев, А.Ф.Янин, Поиск космических гамма-всплесков высокой энергии на установке «Андырчи» БНО ИЯИ РАН, Изв. РАН, сер. физ., т., № , стр. (2005).

  9. В.В.Бакатанов, А.Г.Богданов, Т.М.Кирина, Р.П.Кокоулин, А.С.Лидванский, Ю.Ф.Новосельцев, Р.В.Новосельцева, В.Б.Петков, А.А.Петрухин, А.Л.Цябук, А.В.Шалабаева, И.И.Яшин, Исследование мюонов сверхвысоких энергий по данным Баксанского подземного сцинтилляционного телескопа, Изв. РАН, сер. физ., т., № , стр. (2005).

Краткое содержание работы на следующий год.

  • Исследование излома в спектре спектре космических лучей на комплексе установок АНДЫРЧИ – БПСТ. Измерение зависимости полного числа мюонов высокой энергии (E >= 230 ГэВ) от мощности ливня в области вокруг излома. Изучение функции пространственного распределения мюонов высокой энергии. Измерение спектра групп мюонов в области излома. Поиск мюонов сверхвысокой энергии в области излома.

  • Исследование характеристик потоков и взаимодействия мюонов сверхвысоких энергий с веществом. Получение спектра мюонов космических лучей в области сверхвысоких энергий по данным БПСТ с помощью разработанного метода кратных взаимодействий.

  • Гамма-астрономия высоких, сверхвысоких и ультравысоких энергий. По данным Баксанского подземного телескопа за 2001 – 2004 годы будет проведен поиск всплесков гамма-излучения сверхвысокой энергии (Eγ ≥ 10 ТэВ).

  • Модернизация установки КОВЁР-2. Замена триггерной системы установки. Включение в набор информации 25 временных каналов для измерения времени срабатывания 25 групп по 16 детекторов установки КОВЁР.

  • Эксперимент БАРС-ШАЛ. Разработка детектора для ливневой установки вокруг жидкоаргонового спектрометра БАРС.

Космические лучи высоких и сверхвысоких энергий

Руководитель темы: Людмила Валериевна Волкова

Впервые рассмотрен возможный вклад в потоки мюонов космических лучей и атмосферных нейтрино, приходящих на уровень моря, распада частиц с очень коротким по сравнению с чармированными частицами временем жизни (например, резонансов), генерируемых во взаимодействиях первичных нуклонов с ядрами атомов воздуха атмосферы Земли. Показано, что в области очень высоких энергий первичных нуклонов (порядка 1019 эВ), которые сейчас широко обсуждаются в сообществе физиков, работающих в области физики космических лучей и астрофизики рассматриваемых энергий в связи с ГЗК-эффектом, указанный выше механизм оказывается очень важным при рассмотрении проблем определения энергии первичных нуклонов по экспериментальным данным ШАЛ и при интерпретации экспериментов по поиску потоков космических нейтрино, проводимых на современных нейтринных телескопах.

Исследована проблема перехода в наблюдаемом спектре космических лучей сверхвысоких энергий от космических лучей галактического происхождения к внегактическим частицам. Используя модель внегалактических к.л. и суммарный наблюдаемый спектр всех частиц, был рассчитан спектр галактических ядер железа в области энергий 108 - 109 эВ. Вид предсказанного спектра ядер железа хорошо согласуется с холовской диффузией.

Изучено распространение протонов космических лучей сверхвысоких энергий. Показано, что в спектре имеются особенности (ГЗК - обрезание, «горб» и «провал»), вызванные взаимодействием этих частиц с микроволновым фоновым излучением. Выполнен анализ этих особенностей, который показал, что их существование слабо зависит от моделей распространения к.л. Форма предсказанного «провала» хорошо согласуется с наблюдательными данными, полученными в экспериментах по регистрации широких атмосферных ливней сверхвысоких энергий Akeno-AGASA и HiRes. Это можно считать сильным доказательством того, что космические лучи при энергии 1018 - 4.1019 эВ являются внегалактическими протонами, распространяющимися в поле космического фонового излучения.

Показано, что основной вклад в аннигиляционный сигнал от нейтралино в гало Галактики могут давать сгустки тёмной материи с минимальной массой. Показано, что масса чёрных дыр уменьшается при аккреции на них фантомной энергии. Рассмотрены возможные типы космологических сценариев во Вселенной, в которой доминирует тёмная энергия с линейным уравнением состояния. Построена модель мощного астрофизического скрытого нейтринного источника, возникающего в ядрах галактик перед их коллапсом в массивную чёрную дыру. Показано, что нейтрино высоких энергий от таких источников могут служить наблюдательным индикатором образования массивных чёрных дыр во Вселенной.

Публикации.

  1. Л.В. Волкова. Потоки мюонов космических лучей и атмосферных нейтрино при очень высоких энергиях. Ядерная физика 67 (2004)68.

  2. O.G. Ryazhskaya,L.V. Volkova and G.T. Zatsepin. Int. Journal of Modern Physics A (ppl.),in press. Possible Charm and Direct Muon Contribution to EAS at Very High Energies.

  3. O.G. Ryazhskaya,L.V. Volkova and G.T. Zatsepin. Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.), in press. Prompt and direct muon productionin atmosphereand very high energyinclined EAS at sea level.

  4. O.G. Ryazhskaya,L.V. Volkova and G.T. Zatsepin. Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.),in press. Direct cosmic ray muons and atmospheric neutrinos.

  5. V. S. Berezinsky, S. I. Grigorieva and B. I. Hnatyk ";Extragalactic UHE proton spectrum and prediction for iron-nuclei flux at 108 - 109 GeV";, astro-ph/0403477, Astropart.Phys. 21 (2004) 617-625.

  6. V. Berezinsky, A.Gazizov, S. Grigorieva, “Propagation and Signatures of Ultra High Energy Cosmic Rays”, astro-ph/0410650, in press, Nucl. Phys. B, 2004.

  7. E.O. Babichev, V.I. Dokuchaev and Yu.N. Eroshenko, Black Hole Mass Decreasing due to Phantom Energy Accretion, Phys. Rev. Lett. 93 021102 (2004).

  8. E.O. Babichev, V.I. Dokuchaev and Yu.N. Eroshenko, ";Dark energy cosmology with generalized linear equation of state";, e-print arXiv: astro-ph/0407190, Classical and Quantum Gravity, принято в печать, 2004.

  9. V.S. Berezinsky, V.I. Dokuchaev, and Yu.N. Eroshenko, ";Dark Matter Annihilation in Small-Scale Clumps in the Galactic Halo";, Physics of Atomic Nuclei, Vol.67, No.6, 2004, p.1195. From Yadernaya Fizika, Vol.67, No.6, 2004, p.1217.

  10. Бабичев Е.О., Докучаев В.И. и Ерошенко Ю.Н., ";Аккреция темной энергии на черную дыру";, ЖЭТФ, принато в печать, 2005, № 2.

  11. V.S. Berezinsky, V.I. Dokuchaev, and Yu.N. Eroshenko, Proceedings: Frontiers in Astroparticle Physics and Cosmology eds K.Sato and S.Nagataki, University Academy Press , Tokyo, Japan, p.241 2004.

  12. E. Babichev, V. Dokuchaev and Y. Eroshenko, «Accretion of phantom energy onto black hole», 13th Intern. Seminar on High Energy Physics QUARKS'2004, Pushkinskie Gory, Russia, May 24-30, 2004. QUARKS-2004 Proceedings. The Editors: D. G. Levkov, V. A. Matveev, V. A. Rubakov.

  13. V. Berezinsky, V. Dokuchaev and Y. Eroshenko, «Dark matter annihilation in small scale clumps», 13th Intern. Seminar on High Energy Physics QUARKS'2004, Pushkinskie Gory, Russia, May 24-30, 2004. QUARKS-2004 Proceedings. The Editors: D. G. Levkov, V. A. Matveev, V. A. Rubakov.

  14. V. Berezinsky and V. Dokuchaev, «High-energy neutrino from creating massive black hole», 13th Intern. Seminar on High Energy Physics QUARKS'2004, Pushkinskie Gory, Russia, May 24-30, 2004. QUARKS-2004 Proceedings. The Editors: D. G. Levkov, V. A. Matveev, V. A. Rubakov.

Краткое содержание работы на следующий год.

Сравнение данных о потоках нейтрино, измеренных на действующих нейтринных телескопах, с ожидаемыми теоретически. Провести анализ, что можно сказать о механизмах генерации чармированных частиц и частиц со временем жизни много меньшим, чем время жизни чармированных частиц, из упомянутого выше анализа при энергиях, которые еще недоступны современным ускорителям. Это могло бы помочь при решении проблемы пересчёта данных о ШАЛ, регистрируемых на уровне моря, к энергии первичных нуклонов, ответственных за рассматриваемые ливни.

Расчёт спектров космических лучей сверхвысоких энергий от различных типов астрофизических и космологических источников (в приближении прямолинейного распространения КЛ сверхвысоких энергий). Выбор моделей магнитных полей в Галактике и Метагалактике.

Разработка совместного механизма космологического образования сверхмассивных чёрных дыр и мелкомасштабных сгустков тёмной материи. Планируется определить связь между количеством и параметрами (массами) чёрных дыр. Расчет концентрации формирующихся космических струн с током при фазовых переходах на ранней стадии развития Вселенной. Изучение влияния магнитного поля на время жизни вортонов. Детальное исследование динамики реалистических моделей квинтэссенции, расчёт устойчивости решений и рассмотрение, в том числе динамики тёмной (включая фантомную) энергии.

Исследование анизотропии и вариаций космических лучей

Руководитель темы: Александр Сергеевич Лидванский

На установке КОВЁР Баксанской нейтринной обсерватории в эксперименте по изучению влияния электрического поля атмосферы в периоды гроз на интенсивность вторичных космических лучей обработаны данные трёх сезонов наблюдений и получена кривая отклонений темпа счёта мягкой компоненты космических лучей (10-30 МэВ) от среднего как функция величины поля. В сезоне 2003 г. измерены минимальные расстояния до молний, перед которыми наблюдались возрастания мягкой компоненты космических лучей. Показано, что расстояния эти довольно велики (2-5 км). Таким образом, получено указание на то, что процесс ускорения частиц (убегающих электронов) не всегда прямо связан с формированием молний. Пик, наблюдаемый на кривой «интенсивность - напряженность поля» в области соответствующей ускорению позитронов интерпретируется как проявление убегающих электронов ускоренных в гораздо более сильном поле противоположного знака вблизи облачного слоя.

Исследовано влияние электрического поля на интенсивность жёсткой компоненты космических лучей. Кривые регрессии интенсивность – напряженность поля получены для мюонов с пороговой энергией 1 ГэВ (данные мюонного детектора), для жёсткой компоненты в интервале энергий от 70 МэВ до 1 ГэВ (разность темпов счёта сцинтилляцонного КОВРА и мюонного детектора) и для останавливающихся мюонов с энергией в интервале от 15 до 90 МэВ. Показано, что отрицательный квадратичный эффект сильно возрастает при уменьшении энергии мюонов.

Проведена обработка данных установки АНДЫРЧИ по анизотpопии космических лучей с энергией выше 100 ТэВ. Пpоанализирован темп счёта четырёхкратных, семикратных и двенадцатикратных совпадений детекторов установки. Из накопленных за 1995-2000 гг. данных были получены средне­суточные волны темпов счёта таких совпадений, атмосферного давления и температуры приземного слоя атмосферы. В pезультате усреднения данных получено по 96 значений каждой волны. Усреднение проводилось в трёх временах: солнечном, звёздном и антизвёздном. Фурье анализ данных АНДЫРЧИ показал наличие значительных вторых гармоник в солнечном и антизвёздном времени.

Публикации.

  1. A.S. Lidvansky, The Effect of the Electric Field of the Atmosphere on Cosmic Rays, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys., vol. 29 (2003), pp. 925-937.

  2. N.S. Khaedinov, A.S. Lidvansky, and V.B. Petkov, Effect of the Electric Field of Thunderclouds on Cosmic Rays and Evidence for Pre-lightning Acceleration of Electrons, Proc. of 12th Intern. Conf. on Atmospheric Electricity, Versailles, 9-13 June 2003, vol. 2, pp. 455-458.

  3. N.S. Khaerdinov, A.S. Lidvansky, V.B. Petkov, Yu.P. Surovetsky, and A.F. YaninEstimate of Distance to Lightning Events Associated with Cosmic Ray Enhancements during Thunderstorms, Proc. 28th ICRC, Tsukuba, Japan, July 31- August 7, 2003, pp. 4165-4168.

  4. N.S. Khaerdinov, A.S. Lidvansky, V.B. Petkov, Yu.P. Surovetsky, and A.F. Yanin, An Estimate of the Minimum Distance to Lightning Events Associated with Cosmic Ray Enhancements during Thunderstorms, http://weblib.cern.ch//archive/electronic/other/ext/ext-2003-027.doc

  5. N.S. Khaerdinov, A.S. Lidvansky, V.B. Petkov, and Yu.P. Surovetsky, Effect of the Disturbed Electric Field of the Atmosphere on Cosmic Rays: 1. Soft Component, Proc. 28th ICRC, Tsukuba, Japan, July 31- August 7, 2003, pp. 4169-4172.

  6. N.S. Khaerdinov, A.S. Lidvansky, V.B. Petkov, Yu.P. Surovetsky, The Effect of the Disturbed Electric Field of the Atmosphere on Cosmic Rays: 1. Soft Component, http://weblib.cern.ch//archive/electronic/other/ext/ext-2003-029.doc

  7. N.S. Khaerdinov, A.S. Lidvansky, and V.B. Petkov, Effect of the Disturbed Electric Field of the Atmosphere on Cosmic Rays: 2. Hard Component, Proc. 28th ICRC, Tsukuba, Japan, July 31- August 7, 2003, pp. 4173-4176.

  8. N.S. Khaerdinov, A.S. Lidvansky, and V.B. Petkov, The Effect of the Disturbed Electric Field of the Atmosphere on Cosmic Rays: 2. Hard Component, http://weblib.cern.ch//archive/electronic/other/ext/ext-2003-030.doc

  9. N.S. Khaerdinov, A.S. Lidvansky, V.B. Petkov, and Yu.P. Surovetsky, Effect of Lightning on the Soft Component of Cosmic Rays, Proc. 28th ICRC, Tsukuba, Japan, July 31- August 7, 2003, pp. 4185-4188.

  10. N.S. Khaerdinov, A.S. Lidvansky, V.B. Petkov, and Yu.P. Surovetsky, The Effect of Lightning on the Intensity of the Soft Component of Cosmic Rays, http://weblib.cern.ch//archive/electronic/other/ext/ext-2003-031.doc

  11. А.С. Лидванский, В.Б. Петков, Н.С. Хаердинов, Влияние сильного электрического поля грозовых облаков на интенсивность вторичных космических лучей (убегающие электроны), 5-ая Российская конференция по атмосферному электричеству, Владимир, 21-26 сентября 2003 г., Сборник научных трудов, т. 1, стр. 195-198.

  12. N.S. Khaerdinov, A.S. Lidvansky, and V.B. Petkov, Electric Field of Thunderclouds and Cosmic Rays: Evidence for Acceleration of Particles (Runaway Electrons), Atmospheric Research, in press.

  13. V.V. Alexeenko, N.S. Khaerdinov, A.S. Lidvansky, and V.B. Petkov, The influence of the atmospheric electric field disturbunces on the intensity of secondary cosmic rays, Proc. of the XI-th International School ";Particles and Cosmology";, INR, Moscow, 2003, p.157 - 162.

Краткое содержание работы на следующий год

В текущем году проведена замена сумматоров на установке КОВЁР, в результате чего сигнал с детекторов мягкой компоненты увеличился в пять раз. Вследствие этого отношение амплитуды сигнала к шуму существенно улучшилось. Это позволяет провести экспериментальное исследование отклика дифференциального энергетического спектра мягкой компоненты на изменяемое поле. Для этого набор данных в новом сезоне наблюдения будет проведён при нескольких порогах регистрации в области малых энерговыделений. Планируется проведение расчётов спектров вторичных частиц космических лучей с учётом сильного электрического поля во время гроз для анализа измеренных экспериментально эффектов. Будет продолжен набор и анализ данных по анизотропии космических лучей. Планируется увеличение площади детектора тепловых нейтронов и продолжение набора данных по программе изучения вариаций тепловых нейтронов.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Научно-исследовательская работа по направлениям темам Физика элементарных частиц физика высоких энергий теория калибровочных полей и фундаментальных взаимодействий космология Теоретические проблемы физики частиц и космологии

    Научно-исследовательская работа
    ... стр Научно-исследовательскаяработапонаправлениям, темамФизикаэлементарныхчастиц, физикавысокихэнергий, теориякалибровочныхполей и фундаментальныхвзаимодействий, космологияТеоретическиепроблемыфизикичастиц и космологии Руководитель темы ...
  2. Н20 Концепции современного естествознания

    Список учебников
    ... элементарныхчастиц. 25. Теорииэлементарныхчастиц (квантовая электродинамика, теория кварков, теория электрослабого взаимодействия, квантовая хромо-динамика). 26. Проблема единства физики ...
  3. Н20 Концепции современного естествознания (1)

    Список учебников
    ... элементарныхчастиц. 25. Теорииэлементарныхчастиц (квантовая электродинамика, теория кварков, теория электрослабого взаимодействия, квантовая хромо-динамика). 26. Проблема единства физики ...
  4. Н20 Концепции современного естествознания (2)

    Список учебников
    ... элементарныхчастиц. 25. Теорииэлементарныхчастиц (квантовая электродинамика, теория кварков, теория электрослабого взаимодействия, квантовая хромо-динамика). 26. Проблема единства физики ...
  5. Найдыш современного естествознания

    Список учебников
    ... элементарныхчастиц. 25. Теорииэлементарныхчастиц (квантовая электродинамика, теория кварков, теория электрослабого взаимодействия, квантовая хромо-динамика). 26. Проблема единства физики ...

Другие похожие документы..