Моделирование и анализ измерений энергетических спектров частиц космического излучения в области высоких энергий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.23, кандидат физико-математических наук Турундаевский, Андрей Николаевич

• Турундаевский, Андрей Николаевич
• кандидат физико-математических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Турундаевский, Андрей Николаевич

Оглавление

Введение

Глава 1. Энерговыделение в адронном каскаде, генерируемом протонами и ядрами Не с энергиями >1 ТэВ, и спектральные деформации детектирумого потока частиц

1.1. Математическое моделирование

1.2. Сравнение результатов моделирования с использованием различных программ-генераторов адронных взаимодействий

1.3. Аппроксимация флюктуации энерговыделения

1.4. Особенности спектральных искажений

1.5. Методика восстановления первичного спектра____

Глава 2. Генерация альбедного потока в адронных каскадах

и локализация первого акта неупругого взаимодействия частиц с энергией свыше 1 ТэВ

2.1. Влияние альбедного потока на форму каскадной кривой

2.2. Методы и критерии локализации акта взаимодействия

2.3. Анализ некоторых экспериментальных каскадов

Глава 3. Непосредственное изучение частиц космических лучей высокой энергии при помощи черенковского излучения, рожденного заряженной частицей в верхних слоях атмосферы

3.1. Черепковское излучение заряженных частиц первичного космического излучения в верхних слоях атмосферы как инструмент изучения космических лучей высокой энергии

3.2. Требования к аппаратуре и ожидаемая статистика

Выводы

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование и анализ измерений энергетических спектров частиц космического излучения в области высоких энергий»

Введение.

Особо ценную информацию в изучении характеристик потока космических лучей (КЛ) дают прямые измерения, при которых измеряются характеристики первичной частицы. Однако, исследовать прямыми методами характеристики КЛ можно лишь за пределами атмосферы, существенно экранирующей и трансформирующей их поток.

По принятой терминологии поток ядер КЛ делят на первичные ядра (р, Не, С, 0, ...), т.е. те, у которых основной поток был рожден в источниках КЛ, и вторичные (1л, Ве, В, М, ...), поток которых в значительной степени формируется за счет взаимодействий первичных ядер с межзвездной средой.

В целом дифференциальный энергетический спектр первичных ядер КЛ в диапазоне энергий 101'1 -1015 зВ/частица, с разделением по основным группам ядер, может быть описан степенным законом с показателем спектра Спектр

прогонов в области энергий более 1012 эВ несколько круче (Г--2.8). Поток вторичных ядер, в силу его значительно меньшей интенсивности, на сегодня достаточно однозначно измерен лишь до энергий < 1011 эВ/частица, и в целом может также быть описан степенным законом, но с г=3,£ [1].

Таким образом, на настоящий момент, существует энергетический разрыв в несколько порядков в информации о доле вторичных ядер в составе КЛ.

Существуют различные представления о характере изменения доли вторичных ядер в составе КЛ при продвижении энергетического спектра в область более высоких энергий. Это обус-

ловлено недостатком точных данных об источниках КЛ, а также о формировании потока КЛ в процессах дополнительного ускорения в Галактике и трансформации во взаимодействиях с межзвездным газом и фотонными полями. Поэтому детально промеренный в широком диапазоне энергий, желательно единой методикой, поэлементный химический состав КЛ несет б себе много полезной информации о генерации и распространении частиц космического излучения.

Значительный интерес представляет спектр электронов и позитронов в области высоких энергий. Это связано с тем, что из-за сильного синхротронного излучения на галактических магнитных полях пробег электронно-позитронной компоненты сравним с расстоянием до ближайших источников 121. В настоящее время суммарный спектр электронно-позитронной компоненты промерен до энергий -~400 ГэВ, а доля позитронов определена до -40 ГэВ [33. Продвижение в область более высоких, от 40 ГэВ до -1 ТэВ, энергий с раздельной регистрацией электронов и позитронов может дать важную информацию об источниках этой компоненты и магнитных полях в Галактике .

Вопрос об антивеществе в КЛ представляет собой особую, тесно связанную с проблемами космологии, одну из наиболее важных проблем астрофизики высоких энергий.

Антипротоны были обнаружены в 1979 г. [43,. и в настоящее время их поток измерен в энергетическом диапазоне О.5-20 ГэВ (I(р~)/1(р)-10~4) [53. Определенное количество антипротонов рождается при взаимодействии космических лучей высокой энергии с межзвездным газом, однако существуют разног-

ласия относительно того, может ли данный механизм объяснить наблюдаемую интенсивность. Наиболее прямым свидетельством существования заметных количеств антивещества было бы обнаружение в космических лучах потока антиядер, которые практически не могут образовываться при распространении протон-но-ядерной компоненты. Современные поиски антиядер ведутся в области энергий <20 ГэВ при пределе чувствительности по I(Не~)/1(Не)-1СГб [5]. Форма гипотетического спектра антиядер неизвестна, и не исключено, что работа в области высоких энергий 01 ТэВ/нуклон) при пределе чувствительности 1(р~)/1(р)--~1СГ5, и I (Не")/1 (Не)-10~4 может быть весьма перспективна.

Проведенные в последние десятилетия работы позволили значительно продвинуться в исследованиях КЛ, особенно в спектральной области от 1012 до 1014 эВ, до этого не исследованной прямыми методами, а также в изучении антипротонов и электронно-позитронной компоненты. При этом для определения энергии частиц применялись различные методы. Основные методики используемые в современной физике КЛ высокой энергии (>1 ТэВ/частицу) - это методика переходного излучения [6-9], методика рентгено-эмульсионных камер [10-133, методика магнитного спектрометра С5, 14-163, методика ионизационного калориметра [17-223 и методика газовых черенковских счетчиков [23-293. При этом методика переходного излучения применяется только к ядрам с 1>2 из-за квадратичной зависимости сигнала от заряда частицы и, соответственно, малого квантового выхода от протонов и альфа-частиц. Рентгено- эмульсионные камеры имеют высокий энергетический порог,

не позволяющий достаточно надежно привязать полученные результаты к данным других экспериментов при более низких энергиях. Методика магнитного спектрометра требует создания мощных магнитных полей в большом объеме для обеспечения необходимого геометрического фактора, что связано с большими техническими трудностями и резко увеличивает финансовые затраты при продвижении в область высоких энергий.

Получивший широкое применение в исследованиях космических лучей ионизационный калориметр как спектрометр полного поглощения, является одним из общепризнанных по точности и универсальности методов измерений. Однако, с увеличением энергии первичной частицы и соответствующим увеличением глубины максимума ядерного каскада, развивающегося в поглотителе, толщина последнего должна быть значительной, чтобы отвечать условиям достаточно полного поглощения в широком диапазоне предполагаемых энергетических измерений. При необходимости создать прибор с достаточной апертурой (геометрическим фактором) для эффективной регистрации малых потоков частиц ультравысокой энергии и при неизбежных ограничениях массы полетной аппаратуры приходится поступиться условиями полного поглощения и ограничиваться калориметром неполного поглощения или установкой "толчкового" типа, в которых регистрируется только часть каскада [30].

Это создает определенные трудности в интерпретации результатов экспериментов. Во-первых, из-за значительного выноса энергии из поглотителя необходимо определить долю энергии, выделенной в поглотителе. Во-вторых, достаточно тонкий поглотитель означает: часть частиц не провзаимодейс-

твует б нем или провзаимодействует на такой глубине, что по наблюдаемой части адронного каскада нельзя будет определить первичную энергию для отдельного события. В этом случае возможны два решения. Во-первых, можно отказаться от определения энергии для индивидуального события и восстанавливать характеристики спектра падающих частиц по форме наблюдаемого спектра энерговыделений. Большую роль при этом играет правильный учет флюктуации энерговыделения, зависящих от определяемого сечением распределения по глубине первого взаимодействия, распределения по коэффициенту неупругости в этом взаимодействии, а также от выноса энергии через основание поглотителя. В калориметре неполного поглощения вынос энергии через основание поглотителя заметно увеличивается с ростом первичной энергии из-за увеличения глубины максимума каскада. Также растут и флюктуации. Поэтому для перехода от спектра энерговыделений к первичному энергетическому спектру необходимо учесть изменения как в интенсивности, так и в показателе. Во-вторых, можно отбирать только те зарегистрированные события, для которых глубина первого неупругого взаимодействия не превышает заданного максималього значения, и учитывать соответствующую вероятность таких событий Р=1-ехр(-Х/Х), где X - максимальная глубина первого неупругого взаимодействия, А - средний пробег до взаимодействия. При таком подходе желательно как можно точнее локализовать точку первого неупругого взаимодействия. Это достаточно легко сделать в эмульсионных камерах, где просматриваются непосредственно треки отдельных частиц, но при электронной регистрации (например, с использованием сцинтилляционных

счетчиков) регистрируется лишь энерговыделение на определенной глубине поглотителя. Из-за наличия "обратного тока" (альбедо), то есть частиц, летящих в обратном, относительно первичной, направлении, рост энерговыделения начинается еще до точки первого неупругого взаимодействия. Поэтому важно выработать критерии определения точки первого неупругого, взаимодействия с учетом типа и энергии первичной частицы.

В альбедо могут присутствовать различные элементы каскада: ядерноактивные частицы, электроны, гамма-кванты. Низко-энергетичная часть обратного тока создается в результате многократного рассеяния частиц невысокой энергии О! МэВ) [313. Альбедный поток более высоких энергий (до 10^ МэВ) может формироваться за счет гамма-квантов при распаде 1Г°-мезонов, испускаемых в обратном направлении. Основным источником таких пионов при адрон-ядерных взаимодействиях является внутриядерный каскад, реализуемый в ядрах вещества-поглотителя [321. Существует значимая зависимость обратного тока от природы и энергии первичной частицы [33].

В целом, частицы альбедо образуют над поглощающим веществом энергозависимый и подверженный флюктуациям фон широкого спектрального диапазона, коррелирующий с детектируемой здесь первичной частицой и осложняющий ее идентификацию и выборку [33].

Не менее существенное значение может иметь наличие обратного тока внутри самого поглощающего вещества в связи с влиянием на форму каскадной кривой. Поток альбедных частиц, их ионизационный эффект в особой степени размывает начальную часть каскада, приводя, в зависимости от порога детек-

тирования, к неопределенности начала, маскируя инициирующий первичный акт неупругого ядерного взашодействия.

Рассмотрение этой малоисследованной особенности обратного тока при взаимодействии частиц высокой энергии представляется задачей, имеющей принципиальное и методическое значение, в частности, для экспериментального обращения к ад-ронным каскадам в качестве источника информации о некоторых существенных характеристиках взаимодействия, таких как средний пробег (сечение) взаимодействия, множественность генерируемых вторичных частиц, коэффициент неупругости и других в области высоких и сверхвысоких энергий. Может иметь значение и корректная, с учетом обратного тока, выборка частиц, реагирующих в определенном, рассматриваемом в качестве мишени, слое поглотителя.

При изучении адронных каскадов высоких энергий и разработке использующей их свойства аппаратуры (ионизационных калориметров, толчковых установок, рентген-эмульсионнных камер) широко используется математическое моделирование этих каскадов. В значительной степени это связано с тем, что непосредственное тестирование аппаратуры на ускорителях ограничено энергиями до нескольких сотен ГэВ [343, а аналитические методы расчета не позволяют учитывать флюктуации даже чисто электромагнитных процессов. Использование метода Монте-Карло для моделирования каскадных процессов стало возможным с развитием вычислительной техники. Первоначально при таком моделировании использовались сравнительно упрощенные представления об элементарном акте взаимодействия [35-37'], в частности, не рассматривался вылет частиц в зад-

нюю полусферу в лабораторной системе отсчета, что не позволяло исследовать обратный ток. Дальнейшее совершенствование вычислительной техники позволило создавать программы эксклюзивного моделирования, позволяющие отслеживать большое число каскадных частиц [38]. Накопление ускорительных данных и развитие физики высоких энергий привело к созданию более совершенных моделей адронных взаимодействий и соответствующих программ-генераторов [39-451. Более подробное описание и сравнение некоторых современных программ представлено в Главе 1, п.1.1.

Моделирование адронных каскадов позволяет вести работу по совершенствованию методики ионизационных калориметров неполного поглощения. Однако при этом, как сказано выше, выявляются существенные трудности. Существуют различные пути их преодоления, связанные кар; с дальнейшим изучением каскадного процесса в веществе, так и с разработкой альтернативных методик, не зависящих от описания адронных взаимодействий.

Одним из таких методов являются газовые черенковские счетчики [23-29], позволяющие проводить достаточно качественные энергетические исследования КЛ при энергиях -1011 эВ. При выполнении условия возникновения черенковского свечения вп>1 (з=у/с, у-скорость частицы, с - скорость света в вакууме, п - показатель преломления среды)обычно динамический диапазон подобных детекторов (отношение энергии насыщения Енас к пороговой энергии ЕПор) Енас/Епор<Ю [48]. Однако переход к более высоким энергиям определяет требование по снижению п. С учетом снижения световыхода при умень-

шении п растет требование к увеличению линейных размеров подобного детектора, что в значительной мере затрудняет применение их в экспериментах по идентификации частиц КЛ с энергией МО11 эВ. Поэтому недавно был предложен метод непосредственного изучения частиц космических лучей высокой энергии при помощи черенковского излучения, рожденного заряженной частицей в верхних слоях атмосферы [47]. Обоснование этой методики, позволяющей решать задачи поиска антивещества и измерения спектра электронов и позитронов, представлено в Главе 3.

В содержании настоящей работы можно выделить две части, объединенные общей задачей - изучением состава и энергетических спектров космических лучей. Первая часть (Главы 1 и 2) включает изучение возможности совершенствования метода ионизационного калориметра неполного поглощения, определение физических пределов его применимости, разработка способа борьбы со спектральными искажениями и метода локализации точки первого неупругого взаимодействия. Вторая часть (Глава 3) содержит обоснование нового метода непосредственного изучения частиц космических лучей высокой энергии при помощи черенковского излучения, рожденного заряженного частицей в верхних слоях атмосферы.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Во введении показана актуальность изучения энергетических спектров космических лучей, описаны экспериментальные методы и возможности математического моделирования. Указаны проблемы, связанные с разработкой калориметров неполного поглощения, и намечены пути их

решения. Кроме того, показана возможность разработки нового экспериментального метода, позволяющего решить важные задачи физики космических лучей.

Первая и вторая главы диссертации посвящены совершенствованию методики ионизационного калориметра неполного поглощения .

В первой главе описан комплекс программ, использовавшийся при моделировании адронных каскадов, приводятся результаты изучения зависимости среднего энерговыделения и его дисперсии от глубины развития каскада и толщины поглотителя в сравнении с данными эксперимента "Сокол-2" [48,493, даются аппроксимации распределения энерговыделений в поглотителях различной толщины. Здесь также описаны спектральные искажения, возникающие в калориметре неполного поглощения, и приводится методика восстановления первичного энергетического спектра.

Во второй главе исследованы возможности локализации точки первого неупругого взаимодействия в различных поглотителях и определены соответствующие критерии.

В третьей главе описан новый метод определения энергии различных частиц по их черенковскому излучению в верхних слоях атмосферы и указаны задачи, для решения которых он может быть использован.

В заключении формулируются основные выводы- диссертации.

••» •—I

- io -

Заключение диссертации по теме «Физика высоких энергий», Турундаевский, Андрей Николаевич

Выводы

В данной работе были изучены различные свойства космических лучей высокой энергии и получены следующие выводы:

1. С помощью математического моделирования проведено исследование спектральных искажений, возникающих в ионизационных спектрометрах ограниченной толщины и разработана методика восстановления первичных спектров в тонких поглотителях. Показано, что отбор событий с началом каскада в верхнем слое поглотителя уменьшает искажение показателя спектра на -0.1.

3. Получены аппроксимации, описывающие распределения энерговыделений в каскадах от протонов и альфа-частиц с энергией >0.5 ТзВ.

4. Проведено сравнение моделей взаимодействия с точки зрения описания спектральных искажений и определена методическая ошибка, связанная с разбросом между моделями.

5. Показана возможность минимизации толщины калориметра до -15 см Ре при методической погрешности восстановления первоначального показателя спектра -0.06.

6. Определны оптимальные опорные значения удельного энерговыделения в каскаде ео и его безразмерного аналога зеод которые позволяют минимизировать обусловленные обратным током и его флюктуациями погрешности в локализации исходного акта неупругого взаимодействия - до -1 см (Ре). Их дополняет разработанный на той же основе метод вероятностных целеуказаний акта взаимодействия в дискретных рядах поглотителя. Состоятельность этого метода находит подтверждение при рассмотрении некоторых экспериментальных каскадов высокой энергии.

7. Определены, отличия ео и «о, и, соответственно, целеуказаний, при обращении к разным модельным представлениям акта неупругого взаимодействия, что может быть отнесено к методическим погрешностям моделирования. Эти погрешности могут составить до 0.5-0.8 см (Ге) для целеуказаний акта, что сопоставимо с ошибкой, обуславливаемой обратным током в условиях ее минимизации.

8. Теоретически исследовано черенковское излучение ультрарелятивистских заряженных частиц на радиаторе с неоднородными оптическими характеристиками (остаточной атмосфере). При этом обнаружено, что плотность квантов имеет максимум на периферии светового пятна.

9. Показано, что энергетическая зависимость размеров светового пятна позволяет производить измерения потоков ядер группы Ь в диапазоне 0.4-4.0 ТэВ/нуклон.

10. Показано, что искривление траектории частицы под действием магнитного поля Земли приводит к пространственному перераспределению черенковских квантов, и это позволяет измерять потоки антипротонов и, возможно, ■антиядер в указанном диапазоне, а также раздельно измерять энергетические спектры электронов и позитронов с энергиями 40 ГэВ - 1 ТэВ.

11. Оценено влияние фона звездного неба и определены связанные с ним требования к угловой апертуре установки.

В заключение автор выражает благодарность научному руководителю д.ф.-м.н. Шестоперову В.Я. за постоянное внимание к работе и поддержку, Рапопорту И.Д. за непосредственное руководство работой. Подорожному Д.М- и Яшину И.В. за полезные советы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Турундаевский, Андрей Николаевич, 1998 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Shibata Т. Cosmic Ray Spectrum and Composition: direct observation. Proc. 24 IC'RC, Rome, 1995, V.19C, N5,

r-i >-f-1 о in a

г./io-/ou.

2. Nishimura J., Fuiii M., Taira Т., Aizu E., Hiraiwa H., Kobayashi Т., Niu K., Ohta L., Golden R.L., Koss T,A., Lord J.J., Wilkes R.J. Emulsion chamber observations of primary cosmic-ray electrons in the energy range 30-1000 GeV. Astrophys.J. 1980. V.238. P.394-409.

3. Golden R.L., Stochaj S.J., Stephens S.A., Aversa F., Barbiellini G., Boezio M., Bravar U., Colavita A., Fratnik F., Schiavon P., Vacchi A., Zampa N., Mitchell J.W., Ormes J.F., Streitmatter R.E., Belotti R., Cafagna F., Castellano M., CircellaM., De Cataldo G., De Marzo C., Giglietto N., Marangelli В., Raino A., Spinelli P., Bocciolini M., Finetti N., Papini P., Perego A., Piccardi S., Spillantini P., Basini G., Massimo Brancaccio F., Ricci M., Brunetti M.T., Codino A., Grimani C., Menichelli M., Bidoli V., Candusso M., Casolino M., De Pascale M.P., Morsel11 A., Picozza P., Sparvoli R., Hof M., Menn W., Simon M.

Measurement of the Positron to Electron Ratio in Cosmic Rays above 5 GeV. Astrophys.J. 1996. V.457. P.LI03-LI06.

4. Golden R.L., Horan S., Mauser B.G., Badhwar G.D., Lacy J.L., Stephens S.A., Daniel R.R., Zipse J.E. Evidence for the existence of cosmic-ray antiprotons. Phys.Rev.Lett. 1979. V.43. P.1196-1199.

5. Hof M., Menn w., Pfeifer C., Simon M., Golden R.L.,

Stochaj S. J., Stephens S.A., Basini G.., Ricci M., Massimo Brancaccio F., F'apini P., Piccardi S., Spillantini P., De Pascale M. P., Morsel 1 i A.Picozza P., Brünetti M.T., Codino A., Grimani C., Menichelli M., Mitchell J.W., Ormes J.F., Streitmatter R.E. Measurement of Cosmic-Ray Antiprotons from 3.7' to 19

Г» .-Л? А Т ■) ПЛС If А (2 т~> ! '""'р

at; v. н^ьГирпу^э. J . iïJï30. V.ftur. г. Loo-ou.

6. Авунджян А.Т., Акопян Л.Г., Багдасарян Л.С., Богомолов 3.А., Винницкий О.М., Григорян Г.С., Иодко М.Г., Казарян С.П., Канканян С.А., Кочаров Т.Е., Кочарян М.С., Крутьков С.Ю., Оганесян А.Г., Пирвердян С.А., Романов В.А., Степанов C.B., Таманян А.Г., Шулакова М.С. Прибор для исследования спектров и состава ядер первичного космического излучения при энергии до 1000 ГзВ/нуклон с помощью переходного излучения.

В кн. "Научное космическое приборостроение. Вып.1. Приборы для измерения жестких излучений и исследования в субмиллиметровом и радиодиапазонах" М. Металлургия,

и <-!<-<<-> о -i ri г,

i эоо, . У4~ зо.

7. Авунджян А.Т., Акопян Л.Г., Аматуни Л.Д., Антонян К.Г., Багдасарян Л.С., Богомолов Э.А., Винницкий О.М., Григорян Г.С., Иодко М.Г., Казарян С.П., Канканян С.А., Кочаров Г.Е., Кочарян М.С., Крутьков С.Ю., Оганесян А.Г., Пирвердян С.А., Романов В.А., Степанов C.B., Таманян А.Г., Шулакова М.С.

Исследование химического состава космических ядер в области энергий 2-10 ТзВ.нуклон с помощью переходного излучения.

)

Известия АН СССР, сер.физ., 1982, Т.46, С.1663-1666.

8. Muller D., Grunsfeld J., L'Heureux J., Meyer P., Swordy S. The energy spectra of primary cosmic ray nuclei up to 1 TeV/nuc.leon.

Proc. 20 ICRC, Moscow, 1987, V.l, P.334-335.

9. Muller D., Grunsfeld J,, L'Heureux J., Meyer P., Swordy 3. The Composition of the Arriving Cosmic Ray Flux at TeV Energies and Beyound.

Proc. 22 ICRC, Adelaide, 1990, V.2, P.25-28.

10. Asakimori K., Burnett Т.Н., Cherry M.L., Christl M.J.,

• Dake S., Derrikson J.H., Fontain W.F., Fuki M., Gregory J.C., Hayashi T., Holynski R., Iwai J., Iyono A., Jones W. V., Jurak A., Miyamura 0., Moon K.H., Oda H., Ogata T., Parnell T.A., Roberts F.E., Strausz S.C., Takahashi Y., Tominaga T., Watts J.W., Wefel J.P., Wilczynska B., Wilczynski H., Wilkes R.J., Wolter W., Wosiek B. Cosmic Ray Composition and Spectra: Helium and Z>2. Proc. 23 ICRC, Calgary, V.2, P.25-29, 1993.

11. Ishimura M., Kamioka E., Kirii K., Kitazawa M., Kobayashi T., Kogawa M., Kuramata S., Maruguchi K., Matsutani H., Mihashi A., Mito H., Murabayashi T., Nakamura T., Nakazawa K., Nanjo H., Ohba K., Ouchi T., Ozawa T., Shibuta T., Sugimoto H., Watanabe Z., Yamada Y. Energy Spectra arid Propagation F'rqcess of Heavy Cosmic Ray Primaries,

Proc.23 ICRC, Calgary, V.2, P.9-12, 1993.

12. Зацепин В.И. Характеристики потока первичных космических лучей в области энергий > 10 ТэВ.частицу.

Дисс. на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук, М. НШЯФ МГУ, 1989, 323 с.

13. Zatsepin V.I., Zamchalova Е.А., Varkovitskaya A.Ya., Sokolskaya N.. V., Sazhina G.P., Lazareva T.V. Energy spectra of primary protons and other nuclei in energy region 10-100 lev/nucleus.

Proc.23 ICRC Calgary. 1993. V.2. P.13-16.

14. Smith L.H., Buffington A., Smoot G.F., Alvarez L.W., Wahlig M.A. A measurment of cosmic ray rigidity spectra above 5 GV/c of elements from Hydrogen to Iron.

' AstrophyS.J., 1973, V.180, P.987-1010.

15. Orth C.D., Buffington A., Smoot G.F., Mast T.S. Abundance and spectra of cosmic-ray nuclei from Lithium to Iron for 2 to 150 GeV per nucleon.

Astrophys.J., 1978, V.226, P.1147-1161.

16. Green M.A., Smoot G.F., Golden R.L., Israel M.H., Kephart R., Niemann R., Mewaldt R.A., Ormes J.F., Spillantini P., Wiedenbeck M.E. ASTROMAG: A Superconducting Particle Astrophysics Magnet Facility for the Space Station

IEEE Trans, on Magnetics. 1987. V.23. P.1240.

17. Григоров H.JI., Мурзин B.C., Рапопорт И. Д.

Метод измерения энергии частиц в области выше 109 эВ ЖЭТФ, 1958, Т.34, С.506-507.

18. Григоров Н.Л., Кахидзе Г.П., Нестеров В.Е., Рапопорт И.Д., Савенко И.А., Смирнов А.В., Титенков А.Ф., Шишков П.П. Спектрометр частиц первичного космического излучения высокой энергии для ИСЗ типа "Протон.

Космические исследования, 1967', Т.5, вып.З, С. 383-394,

19. Григоров Н.Л., Рапопорт И.Д., Савенко И.А., Калинкин

A.Ф., Кахидзе Г.П. Аппаратура для изучения космических лучей на научной станции "Протон-4. Сб. Изучение космических лучей на ИСЗ. М. Наука, 1973, С. 49-94.

20. Акимов В.В., Григоров Н.Л., Губин Ю.В., Нестеров В.Е., Рапопорт И.Д., Савенко И.А. Энергетический спектр первичных космических лучей в диапазоне Ю11-!©15 эВ по данным измерений на ИСЗ "Протон-4.

Известия АН СССР, сер.физ., 1971, Т.35, С.2434-2438. 21: Григоров Н.Л., Рапопорт И.Д., Шестоперов В.Я. "Частицы высоких энергий в космических лучах" М. Наука. 1973.

22. Вернов С.Н., Вакулов П.В., Григоров Н.Л., Журавлев Д.А., Зацепин В.И., Иваненко И.П., Мищенко Л.Г., Папина Л.П., Платонов В.В., Рапопорт И.Д., Самсонов Ю.И., Самсонов Г.А., Смоленский Л.Г., Собиняков В.А., Соколов В.К., Третьякова Ч.А., Тригубов Ю.В., ЧиковаЛ.О., Шестоперов

B.Я., Ширяева В.Я., Яковлев Б.М., Яшин И.В. Высокостабильная и экономичная аппаратура для изучения космических лучей.

Изв. АН СССР. сер.физ. 1985, Т.49, С.1399-1401.

23. Juliusson Е. Charge composition and energy spectra of cosmic ray nuclei at energies above 20 GeV per nucleon. Astrophys.J. 1974, V.191, P.331-348.

24. Caldwell J.H. Charge composition and energy spectra of cosmic-ray nuclei at energies above 5 GeV per nucleon. Astrophys.J. 1977, V.218, P.269-285.

25. Lezniak J.A., Webber W.R. Charge composition and

energy spectra of cosmic ray nuclei from 3000 MeV per

nucleón to 50 GeV per nucleón.

Astrophys. J. "1978, V. 223 P. 676- 696.

26. Simon M., Spiegelhauer H., Schmidt W.K.H., Siohan F., Ormes J.F., Balasubrahmanian V.K., Arens J.F. Energy spectra of cosmic-ray nuclei to above 100 GeV per nucleón. Astrophys.J. 1980, V.239, P.712-724.

27. Chappel J.H., Webber W.R. High-energy cosmic-ray charge and energy spectra measurments.

Proc. 17 ICRC, Paris, 1981, V.2, P.59-62. 28: Engelmann J.J., Goret P., Juliussori E., Koch-Miramond L., Masse P., Soutoul A. Elemental composition of

cosmic rays from Be to N1 by the French-Danish instrument on HEAO-3.

ГК-,—Q Tfinp nrir-rrr, 1 -1 rtOrl , . О n И Г» on

riüu. id lunU, bcsTigdiOre, ldoo, V.tfO, p.±/-cu.

29. Engelmann J., Ferrando P., Soutoul A., Goret P., Juliusson E., Koch-Miramond L., Lund N., Masse P., Peters В., F'etrou N., Rasmussen J.L. Charge composition and energy spectra of cosmic ray nuclei for elements from Be to Ni. Results from HEAO-3-C2.

Astronomy and Astrophysics. 1990. V.233. P.96-111.

30. Иваненко И.П., Подорожный Д.М., Рапопорт И.Д., Самсонов Г.А., Собиняков В.А., Турундаевский А.Н., Хейн Л.А., Шестоперов В.Я., Яшин И.В. Комплекс научной аппаратуры АЯКС для исследования ядер космических лучей в широком динамическом диапазоне энергий 0.1-500 ТэВ.

Сб."Каскадная теория ливней". Изд.Моск.ун-та 1996.

1~1 -1 ПО л Г\ о

L.. 1U¿- iuo.

31. Ellsworth R.W., Ito A.S., Macfall J., Siohan F., Streitmatter R.E., Tonwar S.С., Yishvanath P.R., Yodh G.B. On the high energy proton spectrum measurements. Astrophysical and Space Science. 1977. V.52. P.415-427.

32. De Marso C., De Palma M., Distante A., Favuzzi C., Germinario G., Lavopa P., Maggi G., Posa F., Rariieri A., Selvaggi G., Spinelli P., Waldner F., Bialas A., Cziz W. , Eskreys A., Eskreys K., Fialkowski K.Kisielewska D., Mad ey ski В., Malecki P., Olkiewicz K., Pawlik В., Evans W.H., Fry J.R., Grant C., Houlden M., Morton A., Muirhead H., Shiers J., Wong S.L., Antic M., Baker W., Coghen Т., Dengler F., Derado I., Eckardt V., Pent J., Freund P., Gebauer H.J., Kahl Т., Kalbach R., Manz A., Polakos P., Pretzl K.P., Schmitz N., Schouten Т., Seyboth P., Seyerlein J., Stopa P., Vranic D., Wolf G., Crijns F., Metzger W.J., Pols С., Spuijbroek Т.

Multiparticle production on hydrogen, argon and xenon targets in a streamer chamber by 200 Gev/c proton and antiproton beams. Phys.Rev.D. 1982. V.26. P.1019-1035.

33. Шестоперов В.Я., Рапопорт И.Д., Васина Ю.В., Григорьева Л.Б., Подорожный Д.М., Самсонов Г.А., Собиняков В.А., Турундаевский А.Н., Фатеева И.М., Хейн Л.А., Чикова Л.0., Яшин И.В. Характеристики обратного тока частиц, генерируемых ядрами первичного космического излучения высокой энергии в поглощающем веществе

ЯФ. 1994. Т.57. С.858-867.

34. Fredriksson S., Eilam G., Berlad G., Bergstrom L. High-energy collisions with atomic nuclei: the

experimental results. F'hys.Rep. 198?. V.144. P. 187-320.

35. Акимов В.H.., Матачун А.Т., Славатинский С.А., Фетисов И.Н. Расчеты ядернокаскадного процесса в тяжелом веществе метедом Монте-Карло.

Изв.АН СССР. Сер.физ. 1970. Т.34. С.1888-1987.

36. Морозов А.Е.} Славатинский С.А., Фетисов й.Н. Ионизационный калориметр (расчет и эксперимент) Изв.АН СССР. Сер.физ. 1971. Т.35. С.2023-2028.

37. Демьянов А.И., Мурзин B.C.} Сарычева Л.И. Ядерно-каскадный процесс в плотном веществе.

' М. , Атомиздат. 1977.

on m^MUT p,,i пппи пп/гг/пол

со, индт и^>еГ uUiae. uiiruM ии/ С.С./ оо/ х

39. Fesefeldt H.С. Simulation of hadronic showers, physics and applications. Technical Report PITHA 85-02,

III Physikalisches Institut, RWTH Aachen Physikzentrum.

40. Ranft J., Ritter S. Particle production in hadron-nucleus collisions in a multi-chain fragmentation model.

-? <~t -t noo v nop d од!-) occ

L., rny^s, Li. isoo. V.L-iCAJ, Г.СИ/ OUU.

41. Ranft J. Hadron production in hadron-nucleus and nucleus-nucleus collisions in a dual part.on model modified by a formation zone intranuclear cascade.

Z. F'hys. C. 1989. V.C43, P.439-446.

42. Ranft J. DPMJET versions 11.3 and 11.4. Sampling of hadron-hadron, hadron-nucleus and nucleus-nucleus interactions at Cosmic Ray energies according to the Dual Parton Model. Description of the model and code manual. Preprint INFN/AE-97/45. 1997.

43. Амелин H.С., Гудима К.К., Сивоклоков С.Ю., Тонеев В.Д.

Дальнейшее развитие модели кварк-глюонных струн для описания высокоэнергетических столкновений с ядерной мишенью. ЯФ. 1990. Т.52. С.272-282.

44. Амелин Н.С.,.Гудима К.К., Тонеев В.Д. Модель кварк-глюонных струн и ультрарелятивистские столкновения тяжелых ионов. ЯФ. 1990. Т.51. С.512-523.

45. Werner К., Koch P. Cascading in ultrarelativistic nuclear collisions. Preprint CERN-TH-5607/89. 1989.

46. Зрелов В.П. "Излучение Вавилова-Черенкова и его применение в физике высоких энергий". Москва. Наука. 1968.

47.- Подорожный Д.М., Турундаевский А.Н., Шестоперов В. Я., Яшин И.В. Непосредственное изучение частиц космических лучей высокой энергии при помощи черепковского излучения, рожденного заряженной частицей в верхних слоях атмосферы. Препринт НИИ® МГУ 98-10/511. Москва. 1998.

48. Иваненко И.П., Рапопорт И.Д., Шестоперов В.Я., Васина Ю.В, Вакулов П.В., Васильев Ю.А., Голынская P.M., Гордеев Ю.П., Григорьева Л.Б., Казакова А.Е., Кумпан И.П., Мищенко Л.Г., Никаноров В.М., Папина Л.П., Платонов В.В., Подорожный Д.М., Самсонов Г.А., Смоленский Л.Г., Собиняков В.А., Тамбовцев Г.Е., Тригубов Ю.В., Фатеева И.М., Федоров А.Н., ХейнЛ.А., Чикова Л.О., Ширяева В.Я., Яковлев Б.М., Яшин И.В. Методические вопросы исследования первичных космических лучей высокой энергии с аппаратурой "Сокол" на И CS "Космос-1543" и "Космос-1713".

Препринт НШЯФ МГУ - 88-6/83, М., 1988.

49. Иваненко И.П., Рапопорт И.Д., Шестоперов В.Я., Басина

Ю.В,, Вакулов П.В., Голынская P.M. , Гордеев Ю.П., Григорьева Л.Б., Кумпан И.П., Мищенко Л.Г., Папина Л.П., Платонов В.В., Подорожный Д.М., Самсонов Г.А., Смоленский Л.чГ., Собиняков В.А., Тригубов Ю.В., Фатеева И.М., Федоров А.Н., ХейнЛ.А., ЧиковаЛ.О., Ширяева

B, Я., Яковлев Б.М., Шин И. В. Результаты эксперимента по изучению частиц космических лучей в области энергий Е>2 ТэВ на ИСЗ "Космос-1713" с аппаратурой "Сокол-2" Препринт НИИЯФ МГУ - 89-29/106, М., 1989.

50. Яндарбиев Ш.М., Дунаевский A.M., Ризатдинова Ф.К., - Свешникова Л,Г., Смирнова Л.Н., Турундаевский А.Н.,

Хейн Л. А. Сравнение характеристик it+A и К+А

взаимодействий при импульсе 250 ГэВ/с с предсказаниями кварковых моделей. ЯФ. 1993. Т.56. С.153-169.

51. Авакян В.В., Авунджян А.Т., Гаряка А.П., Геворкян C.F., Жамкочян В.М., Казарян С.С., Карагезян В.В., Керопян М.И., Мамиджанян Э.А., Мартиросов P.M., Овсепян Г.Г., Оганесян А.Г., ОганянГ.Ж., СохоянС.О., Тер-Антонян

C.B. Определение сечения неупругого взаимодействия пионов и нуклонов с ядрами железа в интервале энергий 0.5-5.0 ТэВ.

ВАНТ. Тех.физ.эксп. Вып.4(16). Ереван. 1983. С.45-55.

52. Акимов В.В., Веселова Г.В., Григоров Н.Л., Ильюшина В.А., Мамонтова Н.А., Нестеров В.Е., Рапопорт И.Д., Савенко И.А. Измерение эффективного сечения неупругого взаимодействия протонов с ядрами углерода в области энергий 1011-1012 зВ на космической станции "Протон-4". Известия АН СССР, сер.физ., 1973, Т.37, С.1383-1385.

53. Авакян B.B., Геворкян С.Р., Жамкочян В.М., Мамиджанян Э.А., Мурадян М.М., ОвсепянГ.Г., Оганесян А.Г., Оганян Г.Ж., Саносян Х.Г., Сохоян С.О.

Определение . парциальных коэффициентов неупругости пионов и протонов в железе при энергиях 0.5-5.0 ТэВ. ВАНТ. Тех.физ.зксп. Вып.4(16). Ереван. 1983. С.56-69.

54. Шестоперов В.Я. Изучение характеристик взаимодействий адронов при энергиях 1-10 ТэВ. Диссертация на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук. Москва. НИИ® МГУ. 1981. 320 с.

55.-Адаме Дж.Ли Дж., Зацепин В. И., Панасюк М.И., Сокольская Н.В. Спектр всех частиц первичных космических лучей: данные эксперимента ТИК.

Известия АН. Сер.физ. 1998. Т.61. С.1181-1185.

56. Siohan F., Eilsworth R.W., Ito A.S., Macfall J. , Streitmatter R.E., Tonwar S.C., Vishvanath P.R., Yodh G.B. Hadronic cascade curves in iron between 20 and 8000 GeV. Nucl.Instг. and Meth. 1979. V.167. P.371-379.

57. Иваненко И.П., Рапопорт И.Д., Шестоперов В.Я., Васина Ю.В, Вакулов П.В., Голынская P.M., Гордеев Ю.П., Григорьева Л.В., Кумпан И.П., Мищенко Л.Г., Папина Л.П., Платонов В.В., Подорожный Д.М., Самсонов Г.А., Смоленский Л.Г., Собиняков В.А., Тригубов Ю.В., Фатеева И.М., Федоров А.Н., ХейнЛ.А., Чикова Л.О., Ширяева В.Я., Яковлев Б.М., Яшин И.В. К первичным результатам эксперимента по изучению частиц космических лучей в области энергий Е>2 ТэВ на ИСЗ "Космос-1713м с аппаратурой ' 'Сокол-2".

Препринт НМИЯФ МГУ - 90-36/182, М., 1989.

58. Хорозов O.A. Сечения неупругих взаимодействий и множественное рождение частиц во взаимодействиях 4Не и ~ГгС с ядрами, при 4.5 ГзВ/нуклон.

Диссертация. Дубна. ОИЯИ. 1981.

59. Bergamasko L., Castellini A., D'Ettore Piazzoii В., Marmocchi G., Picchi P., Vernetto S. Muon sea-level intensity and primary cosmic-ray nucleon spectrum in the (1-100) TeV energy range from the Mt.Blanc underground experiment.

• Nuovo Cimento C. 1983. V.6C. ser.l. P.569-594.

60. Таблицы физических величин. Москва. Атомиздат. 1976.

61. Физика космоса. Москва. Советская энциклопедия, 1986.

62. Baltrusaitis R.M., Cady R., Cassiday G.L., Cooper R., Elbert J.W., Gerhardy F'.R., Ко S., Loh E.C., Salamon M., Steck D., Sokolsky P. The Utah Fly's eye Detector. Nucl.Instr. and Meth.A. 1985. V.A240. P.410-425.

63. Apanasenko A.V., Fujii M., Hareyama M., Hashimoto G., Ichimura M., Kamioka E,, Kobayashy T., Kotunova N.M., Kuramata S., Lapshin V.l., Managadze A.K., Matsutani M., Misu Т., Namiki M., Nanjo H., Nikolsky S.N., Ohta S., Oshuev D.S., Ogura K., Rakoboiskaya I.V., Roganova T.M., Sazhina G.P., Semba H., Shibata Т., Shiota Т., Sugimoto H., Sveshnikova L.G., Watanabe Z., Yajima N., Yamagami R., Yashin I.V., Zamchalova E.A., Zatsepin G.T., Zayarnaya I.S. Methodology for the primary cosmic-ray observation in RUNJOB-program - chamber designing and

„ 7~iv.ос ТППГ1 TV ,-v^U^.r-- -i ППГ) \T xz D Q_ -1*-'

UdLd Pi ииеЬЙХПй. ri Ul_;. iC.i.1 iORO UUiLian. 133 / . V.U. r. £> It-.