Программа ECSim 2.0 и моделирование экспериментов с рентген-эмульсионными камерами М. Г. Коган 1 4, В. И. Галкин 2, Р. А. Мухамедшин 3, С. И. Назаров 2, К. А. Котельников 4, С. А. Славатинский 4 Постановка задачи : Необходимо сопоставление экспериментальных данных с результатами моделирования для того, чтобы сделать правильные физические выводы из результатов эксперимента Необходимо промоделировать отклик установки для правильной интерпретации полученных экспериментальных данных 1 Московский физико-технический институт 2 Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ 3 Институт ядерных исследований РАН 4 Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН

ECSim 2.0 – Программа моделирования эмульсионной камеры (в диапазоне энергий 10KeV – 100PeV) Управляющий модуль GEANT 3.21 Модуль ввода-вывода Учет эффекта ЛПМ QGSJET

Управляющий модуль GEANT 3.21 Учет эффекта ЛПМ При моделировании электромагнитных процессов при сверхвысоких энергиях QGSJET Генерация адрон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействий при энергиях выше 80 ГэВ Добавлены сечения для генерации первого адрон-ядерного взаимодействия в камере

Модуль ввода Simulate.par - основные параметры моделируемых событий (тип частицы, пространственное, угловое, энергетическое распределения) Добавлено разыгрывание углового распределения зенитного угла по закону cos 6 families.fam – данные о семействе, падающем на камеру (семейство получено при помощи программы моделирования ядерно- электромагнитного каскада в атмосфере SIMULNEC. Эта программа использует MC0 модель адрон – ядерных взаимодействий основывающуюся на модели кварк – глюонных струн)

Модуль вывода Графический формат TIFF картинка соответствует отсканированной пленке Моделирование процедуры измерения почернений Один из выходных файлов соответствует входному файлу в стандартную программу восстановления энергетического спектра по потемнениям эксперимента «Памир» Построение каскадной кривой

Результаты моделирования Каскадные кривые для - квантов с энергией E 0 = 100 ГэВ и 10 ТэВ при E min = 1 МэВ в установке ИНКА ИНКА 48 блоков 0.2 см свинец пленка 2.72 см полиэтилен пленка 1 см полиэстер пленка Каскадные кривые для – кванта с энергией E 0 = 1 ПэВ и E min = 1 ТэВ Каскадные кривые В эксперименте «ПАМИР» необходимо учитывать ЛПМ - эффект

Оптимальные условия моделирования - Минимальная энергия, до которой прослеживается судьба частицы, E min = 1 МэВ. - Размер ячейки, используемой для расчета дифференциального значения потемнения данной ячейки, должен попадать в интервал значений от 10 до 20 микрон.

«ПАМИлà - блок 4 см свинец пакет с пленкой 1 см свинец пакет с пленкой 1 см свинец пакет с пленкой 100 мкм полиэтилен 50 мкм бумага 50 мкм полиэтилен 280 мкм двухслойная рентгеновская пленка 50 мкм полиэтилен 280 мкм двухслойная рентгеновская пленка 50 мкм полиэтилен 50 мкм бумага 100 мкм полиэтилен электроны и – кванты падающие на РЭК распределены по степенному дифференциальному энергетическому спектру с показателем = -3 Угловое распределение частиц по зенитному углу в диапазоне 0 < < 36 имеет вид dN/d ~ cos 6

Результаты моделирования зависимости среднего потемнения от cредней энергии Haungs является руководителем эксперимента KASCADE

Зависимость средней измеренной энергии на глубине 9 рад. ед. от средней энергии электрона при различных зазорах

Зависимость средней измеренной энергии на глубине 9 рад. ед. от средней энергии - кванта при различных зазорах

Зависимость средней измеренной энергии на глубине 9 рад. ед. при зазоре 500 мкм от средней энергии электрона и – кванта, падающего на РЭК

Спектры получены в результате объединения результатов моделирования двух участков спектров частиц, падающих на РЭК (от 1 до 20 ТэВ и от 20 ТэВ до 1 ПэВ)

Стандартная программа восстановления энергии по измеряемым потемнениям, используемая Сотрудничеством «Памир»: + хорошо работает в области энергий E = 4 – 70 ТэВ хорошо работает для различных величин зазора между поверхностью свинца и чувствительным слоем пленки - при E > 70 ТэВ имеет место занижение «измеряемой» энергии электронов и – квантов. Для – квантов эффект сильнее. Причина - в недостаточном учет ЛПМ – эффекта. Выводы Методика

Результат «Измеренные» с помощью моделирования процессов в РЭК и процедуры измерения потемнений показатели спектра равны для электронов e meas = , а для – квантов meas = «Измеренные» спектры близки по наклону к спектру, падающему на РЭК, но немного круче, из-за недоучета ЛПМ – эффекта стандартной программой восстановления энергии по измеряемым потемнениям, используемой Сотрудничеством «Памир»

Заключение В ближайшее время планируется: расширить возможности программы ECSim 2.0, вставив в нее программный модуль SPHINX, что позволит, например, использовать программу для рассмотрения генерации чармированных частиц и их участия в развитии ЯЭК в установке рассмотреть прохождение через РЭК одиночных адронов, а также - h семейств