29-я РККЛ, Москва, 2006 Связь эффектов выстроенности с ядерным составом первичных частиц Т.С.Юлдашбаев, Х.Нуритдинов Физико-технический институт АН РУз, - презентация

1 29-я РККЛ, Москва, 2006 Связь эффектов выстроенности с ядерным составом первичных частиц Т.С.Юлдашбаев, Х.Нуритдинов Физико-технический институт АН РУз, Ташкент, Узбекистан;

2 В последние годы был обнаружен целый ряд необычных явлений в экспериментах с рентген- эмульсионными камерами при сверхвысоких энергиях, не описываемых в рамках современных теоретических моделей. К ним относятся особенности азимутальных корреляций, эффекты выстроенности наиболее энергичных центров в гамма-семействах. Ташкентской группой Памирского сотрудничества выстроенность интерпретируется как следствие образования тяжёлых лидирующих резонансов [1]. Введение

3 При этом нерешённой проблемой остаётся вопрос о природе первичных частиц, создающих гамма- семейства с выстроенностью наиболее энергичных частиц. Поскольку компланарное испускание частиц, возникающее в первичном акте взаимодействия и приводящее к выстроенности, быстро деформируется после небольшого числа вторичных столкновений, такие события должны создаваться первичными протонами невысоко над РЭК, т.е. глубоко в атмосфере. С другой стороны, некоторые авторы считают, что эффекты выстроенности возникают вследствие вращения высокоспиновых состояний непровзаимодействующей части первичных ядер [2]. В этом случае сохраняющаяся после взаимодействия часть ядра должна иметь очень малое сечение взаимодействия. В связи с этим большой интерес представляет изучение зависимости эффектов выстроенности от ядерного состава ПКЛ.

4 Степень выстроенности частиц характеризуется величиной где φ k ij - углы между прямыми линиями, соединяющими след k-ой со следами i-ой и j-ой частиц, n - число выделенных частиц (n>3). Величина λ n =1 соответствует расположению частиц вдоль прямой линии. Метод исследования

5 Гамма-семейства подверглись процедуре электромагнитного декаскадирования, позволяющей снизить влияние каскадного размножения частиц в атмосфере. Для этого все частицы семейства, удовлетворяющие условию Z ik < Z o = 10 ТэВ мм, (где Z ik = R ik (1/E i +1/E k ) -1,R ik - расстояния между парой частиц в мм, Е i, Е k - их энергии в ТэВ), объединялись в одну группу - исходный квант. Анализировались семейства с числом исходных квантов n исх 4. Оценка энергии Е оц первичных частиц проводилась по количеству n исх исходных частиц, согласно выражению: lgE оц = A + Blg(n исх ), где коэффициенты А и В находились из сопоставления с МСО -моделью удовлетворительно описывающей многие характеристики семейств [3].

6 В случае справедливости модели образования экзотических пучковых струй и тяжелых лидирующих резонансов, семейства, образованные от распада таких событий, не должны содержать энергетически выделенных квантов, т.е. энергетические спектры вторичных частиц должны быть более «мягкими» в сравнении с остальными. Для проверки этого предположения в работе проводится анализ экспериментальных результатов на основе энергетического критерия где Е max – максимальная энергия, среди четырех γ - квантов с наибольшими энергиями в семействе.

7 В работе анализируется N=730 гамма-семейств, зарегистрированных Памирским сотрудничеством, с энергией ΣE γ = ТэВ, числом частиц n γ > 4, минимальными энергиями Е min = 4 ТэВ, отобранных в круге радиусом R о = 20 см. Исследовалась энергетическая зависимость доли выстроенных γ-семейств δ λ =ΔN λ /ΔN, где ΔN λ - количество выстроенных событий среди ΔN семейств, удовлетворяющих критериям или ( - среднее значение параметра для данного интервала энергий). Очевидно, что события, удовлетворяющие критерию не содержат лидирующих частиц. Экспериментальные результаты

8 Согласно полученным результатам, в области энергий Е оц < 20 ПэВ экспериментальные данные о доле выстроенных семейств δ λ с мягким энергетическим спектром (для которых ) и жестким согласуются с МСО - моделью. Однако, в области энергий ΔE оц = ПэВ наблюдается резкое возрастание доли выстроенных событий δ λ, до 19±5% среди семейств, не содержащих энергетически выделенных частиц по сравниванию с МСО - моделью. При этом величина δ λ, определенная для семейств удовлетворяющих критерию, остается небольшой (~4%).

9 Рис. 1. На рис.1 приводится зависимость от энергии Е оц параметра r - отношения доли выстроенных семейств δ λ, удовлетворяющих критериям и (сплошная линия - МСО-модель, точки – эксперимент) r E оц, ПэВ

10 Как видно из рисунка экспериментальное значение r, близкое к 1 в области Е оц 20 ПэВ. Для изучения зависимости эффекта выстроенности от природы первичных частиц, создающих такие события, были отобраны все выстроенные семейства с энергией Е 0 = ПэВ. С помощью двух критериев отбора, чувствительных к химсоставу ПКЛ, определялась доля Δ р первичных протонов, создающих выстроенные события. Были использованы следующие характеристики семейств для отбора событий, создаваемых первичными протонами:

11 средняя энергия исходных семейств; D = Δn исх (

12 Эти характеристики были использованы в качестве критериев отбора Р-семейств в эксперименте: и где и - средние значения характеристик, полученные по всем событиям.

13 Доля семейств, образованных первичными протонами, определяется из соотношения: Δ р = Δ р кр (1-П А )/ η p, где Δ р кр - доля всех событий прошедших по критерию отбора, П А -доля А-семейств, прошедших по критерию отбора (примесь фоновых событий от первичных ядер), η p - доля Р-семейств, отбираемых критерием (эффективность отбора событий от первичных протонов). Эти критерии отбора характеризуются высокой эффективностью (~80%) и малой примесью фона (~25%). В результате доля первичных протонов, создающих выстроенные семейства, определённая с помощью 2-х критериев отбора, оказалась равной Δ р = 0,65 - 0,72.

14 Заключение Наблюдается резкое возрастание доли выстроенных событий среди семейств, не содержащих энергетически выделенных частиц, не описываемое моделью Кварк Глюонных Струн. Подавляющая доля выстроенных событий создаётся первичными протонами, а не ядрами.

15 Список литературы [1] T.S. Yuldashbaev, Kh. Nuritdinov and V.M. Chudakov "Unusual family characteristics at the energies above 10 PeV", Nuovo Cimento С, V. 4-5, 2001, р [2] A.D.Erlykin and A.W.Wolfendale Novel particles or novel properties?,Nucl.Phys.B(Proc.Suppl.) 75A, 1999, p.209. [3] Р.А. Мухамедшин, Изв. РАН, сер.физ., 1997, Т.61, N3, с. 434.