Свойства гигантских ливней и проблема оценки энергии первичной частицы М.И. Правдин*, А.В. Глушков, А.А. Иванов, В.А. Колосов, С.П. Кнуренко, И.Т. Макаров, З.Е. Петров, А.В. Сабуров, И.Е. Слепцов, Г.Г. Стручков* ИКФИА СО РАН 29-я РККЛ, Москва, 2006

Дифференциальный энергетический спектр E 0 > eV

Калориметрическая формула E 0 = E i + E el + E μ + E μi + E ν + E h E i - энергия, рассеянная электронами ливня над уровнем наблюдения E el - энергия каскада ниже уровня наблюдения E - энергия мюонной компоненты E i и E - потери мюонов на ионизацию и нейтрино E h – потери на ядерные реакции

E i = k k = / ( (Xm /1000)) Интервал длин волн nm. С учетом средней прозрачности Для E eV : E i / E 0 74%; E el / E 0 15%; E μ / E 0 3.6%; (E μi + E ν + E h ) / E 0 7.4%

Зависимость E 0 от S 600 (0º) для X 0 = 1020 g cm -2 E O = ( ) S 600 (0 )

Зенитно-угловая зависимость S 600 Изменение S 600 соответствует поглощению двух компонент с разными пробегами: S(θ) = S(0º)·{(1-β)·exp((X 0 -X)/λ E ) + β·exp((X 0 -X)/λ M )} X 0 = 1020 g·cm -2, X=X 0 /cos(θ) λ E = 250 g·cm -2 – для электронов, λ M = 2500 g·cm -2 – для жесткой компоненты, связанной с мюонами λ E и λ M выбирались из модельных расчетов. β – доля жесткой компоненты в S(0º) на глубине X 0 = 1020 g·cm -2 определялась экспериментально

Зависимость β 600 от S 600 (0º) β 600 = ( ) ·S 600 (0º) –( )

Ошибки оценки энергии в ливнях Ошибки параметров в калориметрической формуле дают систематический вклад E 0 =(E 1 ± δE 1 )S 600 (0 o ) k ± δk Относительная ошибка δE 1 /E 1 = 25% ведет к сдвигу всей шкалы и не влияет на форму спектра δk = 0.03 несколько увеличивает систематическую ошибку с ростом энергии Неопределенность параметров зенитно-угловой зависимости увеличивают систематическую ошибку оценки энергии для наклонных ливней Для и θ60˚ систематическая ошибка оценки энергии около 30 %

Сравнение скорректированных спектров Якутска и HiRes

Доля мюонов в ливнях с энергией выше эВ Нерегулярность в поведении мюонной компоненты в ШАЛ с энергией выше эВ обнаружена на Якутской установке в 1990 г.

Пространственное распределение мюонов и всех частиц в ливнях с θ=55 Светлые кружки – мюоны, темные – все частицы

Доля мюонов для R=300м и R=600м (cosθ>0.9) Светлые кружки – R=600м; темные – R=300м

Доля мюонов в полном числе частиц в диапазоне расстояний от 100м до 1000м (cosθ>0.9)

Выводы Расхождение по интенсивности полученных в разных экспериментах энергетических спектрах можно объяснить присутствием систематических ошибок в оценках энергии ливней. При энергиях выше эВ могут проявляться новые процессы, которые все большую долю первичной энергии передают в мюоны. Если это верно, то оценка энергии самых больших ливней может быть некорректна на всех установках.