Исследование излома спектра первичных космических лучей на установке "Андырчи"

УСТАНОВКА "АНДЫРЧИ"

В 1995 г. начала свою работу установка "АНДЫРЧИ", предназначенная для регистрации атмосферных ливней с энергией больше 10¹⁴ эВ.

Установка расположена на склоне горы Андырчи, над телескопом и состоит из 37 стандартных детекторов на основе пластмассовых сцинтилляторов площадью 1 м². Детекторы расположены на площади ~ 4,5 * 10⁴ м² с шагом ~ 40 м. Центральный детектор установки расположен над БПСТ, расстояние по вертикали ≈ 350 м.

На установке проводятся исследования в области γ-астрономии сверхвысокой энергии и анизотропии первичных космических лучей в области энергий 10¹⁴-10¹⁷ эВ

Комплекс БПСТ - "Андырчи" является уникальным, не имеющим в настоящее время аналогов в мире. Одним из экспериментов, проводимых в настоящее время на этом комплексе, является проверка гипотезы об изменении в элементарном акте характера взаимодействия первичных частиц с ядрами атомов воздуха (и таким образом, излом в спектре ШАЛ по N_e связан с этим явлением).

Установка "Aндырчи" - наземная установка, работающая автономно. Для подобных установок очень актуальна безопасная эксплуатация в периоды грозовой активности. Эта задача успешно решена, разработка является авторской, уникальной для незаземленных установок. Принцип действия громозащиты основан на регистрации импульсных электромагнитных колебаний, возникающих в результате разрядов молнии.

УСТАНОВКА "КОВЕР"

Установка "КОВЕР", начавшая работу в 1973 году, предназначена для исследований жесткой компоненты космических лучей и широких атмосферных ливней, имеет непрерывную площадь регистрации 200 м². Центральная часть установки и шесть выносных пунктов площадью по 9 кв. м. составлены из тех же типовых жидкостных сцинтилляционных детекторов, что и подземный сцинтилляционный телескоп.

Основные направления исследований

• исследование структуры центральной части широких атмосферных ливней.
• Анализ событий позволил интерпретировать подстволы в многоствольных ливнях как следствие генерации струй частиц с большими поперечными импульсами и оценить сечение этого процесса в адрон-адронных взаимодействиях при энергии в системе центра масс √S ~ 500 ГэВ. Результат этого эксперимента, впервые подтвердившего предсказания квантовой хромодинамики, был опубликован раньше, чем соответствующее сечение, измеренное на SPS-коллайдере в ЦЕРНе.
• исследование вариаций космических лучей
• Огромный темп счета одиночных мюонов космических лучей позволяет иметь высокую статистическую точность за малые интервалы времени (0,03 % за 4 мин). Обнаружен новый тип спорадических вариаций с малым характерным временем, связанных с метеорологическими эффектами - сильная корреляция с величиной электрического поля в атмосфере (наблюдаются только во время грозы).
• Пожалуй, самым интересным из спорадических изменений интенсивности космических лучей является гигантское возрастание во время мощной солнечной вспышки 29 сентября 1989 года. Впервые в этом событии наблюдалось присутствие частиц солнечного происхождения с энергией, по крайней мере, до 10¹⁰ эВ, причем наиболее яркие данные получены именно на установке "КОВЕР".
• исследование анизотропии космических лучей
• Полученное значение анизотропии космических лучей при 10¹³ эВ равно (0,057 ± 0,005) %.
• гамма-астрономия сверхвысоких энергий
• Ведется непрерывная регистрация атмосферных ливней с энергией больше 10¹⁴ эВ. Наиболее интересный результат, полученный к настоящему времени - регистрация вспышки от Крабовидной туманности 23 февраля 1989 года. Данные об этой вспышке, впервые опубликованные группой, работающей на установке "КОВЕР", позже были подтверждены на установках "Коллар Голд Филдс" в Индии и "Top EAS" в Гран Сассо (Италия).

УСТАНОВКА "КОВЕР-2"

В настоящее время закончены работы по созданию части подземного мюонного детектора "КОВЕР-2", предназначенного для совместной работы с установкой КОВЕР. На данном детекторе используются пластические сцинтилляционные детекторы (175 шт), площадью 1 кв.м. каждый.

Основные параметры установки:

• непрерывная площадь регистрации 175 кв.м.
• пороговая энергия для регистрируемых мюонов равна 1 ГэВ;
• чувствительность установки больше 0,004 частиц/м² .

Получена зависимость среднего числа зарегистрированных в ММД мюонов (N_μ ) с энергией Е ≥ 1 ГэВ от полного числа ливневых частиц (N_e), регистрируемых установкой "КОВЕР", при аппроксимации в виде:

Анализ информации с мюонного детектора, при его совместной с установкой "КОВЕР" работе, позволит существенно увеличить чувствительность эксперимента по поиску локальных источников гамма-квантов сверхвысоких энергий; проводить исследования химического состава первичных космических лучей с Е ≥ 10¹⁴ эВ; изучать вариации мюонов с энергиями больше 1 ГэВ.

В лаборатории ПСТ работают 52 человека, из них 14 научных сотрудников. Результаты исследований регулярно докладываются на Российских и Международных конференциях, публикуются в российских и международных периодических изданиях; часть работ поддерживается Российским Фондом Фундаментальных Исследований.