ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ЭФФЕКТ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ПОТОКА МЮОНОВ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ Л. В. Волкова Институт ядерных исследований РАН, Москва. - презентация

1 ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ЭФФЕКТ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ПОТОКА МЮОНОВ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ Л. В. Волкова Институт ядерных исследований РАН, Москва

2 Изучение температурного эффекта мюонов космических лучей было начато в 50-х годах прошлого столетия (см., например, P. Barrett et al., Rev. Mod. Phys. 24, 133 (1952); A. Fenton, R. Jacklyn, and R. Taylor, Nuovo Cim. B 22, 285 (1961); G. Cini Castagnoli and M. Dodero, Nuovo Cim. B 51, 525 (1967): Y. Andreyev et al., in Proceedings of the XX ICRC, Moscow, 1987, 3, 270 ). В настоящее время изучение температурного эффекта мюонов космических лучей проводится на современных установках широко по всему миру (БАКСАН, LVD, AMANDA, MINOS, MARCO, IceCube)

3 Решение уравнения для прохождении мюонов через атмосферу с учетом генерации этих частиц при распадах пионов, каонов и чармированных частиц, принимая во внимание энергетические потери мюонов в атмосфере и распад самих мюонов, можно записать так: =

4

5

6 Для варьирования спектра мюонов по плотности воздуха в атмосфере имеем: R-газовая постоянная температура воздуха в атмосфере, поэтому - изменение температуры должно приводить к изменению плотности воздуха и, следовательно, к изменению наблюдаемых потоков мюонов.,,,, =,

7

8 =.

9 Первый член в квадратных скобках является положительным, т. е. с увеличением температуры воздуха в атмосфере наблюдаемые потоки мюонов увеличиваются (это связано с тем, что при увеличении температуры воздуха, а, следовательно, при уменьшении плотности соотношение между числом распавшихся частиц и числом ядерно провзаимодействовавших частиц в атмосфере увеличится в пользу числа распавшихся частиц, а это приведет к увеличению числа образовавшихся мюонов), два следующих члена являются отрицательными (второй член связан с тем, что число нераспавшихся к данной глубине частиц при увеличении температуры, т.е. число мюонов, образующихся при их распаде, также уменьшится; третий член обусловлен распадом мюонов, причем доля распавшихся мюонов с увеличением температуры увеличивается, а число наблюдаемых мюонов уменьшается). Надо заметить, что вклад в рассматриваемый процесс третьего процесса очень мал, так как время жизни мюона велико по сравнению со временем жизни частиц, приведших к генерации мюонов.

10 Температурные коэффициенты для дифференциальных потоков мюонов космических лучей w показывают, как изменится поток на глубине в атмосфере под углом к вертикали, если на глубине температура изменилась на 1 градус.

11 = / где = -сумма изменений дифференциальных потоков мюонов, связанная с изменением взаимодействия нуклонов с ядрами атомов воздуха в атмосфере, распадом частиц, от которых образуются мюоны, и распада самих мюонов при изменении температуры в атмосфере.

12

13

14 Из этих графиков видно при каких эффективных энергиях идет генерация мюонов

15 Суточные вариации температуры атмосферы

16 Данные, построенные как отклонения от среднего