Geum.ru

Научно-исследовательская работа по направлениям, темам Физика элементарных частиц, физика высоких энергий, теория калибровочных полей и фундаментальных взаимодействий, космология

Вид материалаНаучно-исследовательская работа
Создание и калибровка прибора с нейтронной режекцией для прямых исследований спектра первичных лептонов высоких энергий звёзд
Разработка прибора для регистрации сверхмассивных частиц тёмной материи
Подобный материал:
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   31

Создание и калибровка прибора с нейтронной режекцией для прямых исследований спектра первичных лептонов высоких энергий звёзд


Руководитель темы: Рауф Адгамович Мухамедшин

Предложен метод для прямых измерений спектра и массового состава космических лучей в области «колена» (1015-1016 эВ) и спектра первичных электронов при 1011-1013 эВ, основанный на применении прибора принципиально нового типа - ионизационно-нейтронного калориметра, в котором используется новая методика измерения энергии ядерно-электромагнитных каскадов (дополнительно к методу измерения ионизации), основанная на детектировании термализованных испарительных нейтронов, что позволяет увеличить надёжность измерений в области сверхускорительных энергий. Предложено использовать лёгкие вещества как основной материал калориметра, что позволяет при неизменном весе резко увеличить геометрический фактор прибора до значений, недостижимых другими методами.

Разработан проект нового уникального энергетического спектрометра для измерения спектра электронов, по большинству характеристик превосходящий современные зарубежные аналоги, разрабатываемые в настоящее время и совмещающий ионизационно-нейтронный калориметр с детектором переходного излучения. Использование нейтронной режекции позволяет подавить фон от первичных протонов и ядер в 105 и более раз, чего не позволяет достичь ни один из других методов. Использование детектора переходного излучения позволяет откалибровать ионизационно-нейтронный калориметр с очень высокой точностью. Совместное использование двух детекторов позволяет получить спектр в очень широкой области, недостижимой другими методами. Оригинальность и уникальность данного спектрометра определяется: а) использованием нейтронной режекции; б) величиной светосилы (~1 м2стер); возможностью взаимной калибровки двух методик. При таких параметрах спектрометра за время полёта около 1 месяца ожидаемая статистика электронов выше 1 ТэВ составит более 100 событий, что превышает современную статистику в 10 и более раз. Спектрометр предназначен для исследований на высотных аэростатах (~40 км). Предполагается использование его на российских трассах (время полёта ~1 недели) и в совместных российско-американских экспериментах на больших американских аэростатах вокруг Северного или Южного Полюсов (время полёта от 1 до 3 месяцев при полезной массе прибора до 1 тонны). Полученные результаты дадут уникальную информацию о механизме ускорения частиц в источниках и влиянии галактического магнитного поля на движение заряженных частиц к Земле.

Предложена концепция нового полупроводникового детектора для регистрации заряженных частиц, не имеющая мировых аналогов – кремниевый пиксельный детектор, использующий концепцию локально-инжекционного механизма для усиления биполярной транзисторной структурой дрейфового компонента тока ионизации, создаваемого заряженной частицей, проходящей через активную биполярную n-p-n транзисторную ячейку. Разрабатывается матрично-структурный детектор с большим количеством ячеек, расположенных на кремниевой подложке, с высокими чувствительностью, отношением сигнал-шум (~100), линейностью, временным (~1 нс) и пространственным (~10 м) разрешением. Использование подобного детектора в разрабатываемом приборе позволит существенно уменьшить потребность в усилителях.

В связи с обсуждаемыми прямыми измерениями спектра и массового состава космических лучей в области «колена» (1015-1016 эВ) предлагаемым методом (см. Пункт 1), исследовались характеристики взаимодействий в этой области энергий. Показано, что совокупность данных по выстроенности наиболее энергичных подстволов гамма-адронных семейств, наблюдаемых в высокогорных и стратосферных экспериментах с рентген-эмульсионными камерами, не может быть объяснена флуктуациями развития ядерно-электромагнитных каскадов в атмосфере в рамках стандартных моделей кварк-глюонных струн взаимодействия адронов без привлечения процесса компланарной генерации частиц с большими поперечными импульсами, проявляющегося при при энергиях s > 4 ТэВ. Если этот процесс идёт через взаимодействия протонов, то его сечение должно быть сравнимым с полным неупругим сечением при этих энергиях. Процесс компланарной генерации частиц может быть наглядно описан или гипотезой полужёсткой дифракционной неупругой диссоциации или в рамках предположения об образовании промежуточного адронного состояния с очень высоким спином. Полученный результат ставит вопрос о достоверности результатов по массовому составу в области «колена» (1015-1016 эВ) и выше спектра первичного космического излучения, полученного с помощью экспериментов по ШАЛ


Публикации.
  1. Chubenko A.P., Mukhamedshin R.A., … Zatsepin G.T.. et al., A new complex installation ATHLET for the investigation of interactions in ultrahigh-energy cosmic rays on Tien-Shan mountain. Nucl.Instrum.Meth.A527:648-651,2004 (JIF =1,166)
  2. Tsyabuk A.L., Mukhamedshin R.A., Stenkin Yu.V., Search for aligned events in muon groups measured by BUST. astro-ph 0411381


Краткое содержание работы на следующий год.

Проведение сеансов облучения модуля в пучке ускорителя ИФВЭ

Разработка прибора для регистрации сверхмассивных частиц тёмной материи


Руководитель темы: Рауф Адгамович Мухамедшин


Краткое содержание работы на следующий год.

Разработка концепции прибора для регистрации сверхмассивных частиц тёмной материи

Разработка концепции расчётов отклика прибора