Ученые МИФИ завершили первый этап уникального эксперимента по исследованию широких атмосферных ливней

Теги: МИФИ, НИЯУ МИФИ
Даты: с 23 янв по 30 янв 2017

Успешно завершен первый этап эксперимента по исследованию широких атмосферных ливней на новой установке НЕВОД-ШАЛ площадью 10 000 кв.м., создаваемой на территории НИЯУ МИФИ в рамках российско-итальянского сотрудничества.

Установка НЕВОД-ШАЛ предназначена для регистрации электронно-фотонной компоненты широких атмосферных ливней (ШАЛ) с энергиями 1 – 100 ПэВ и определения их параметров – мощности, направления прихода и положения оси. В настоящее время возможности провести прямое изучение космических лучей за пределами атмосферы в этом диапазоне энергий у исследователей пока нет – слишком дорого и методически трудно. Поэтому единственным способом изучения энергетического спектра и состава космических лучей в этом диапазоне является исследование широких атмосферных ливней на наземных установках.

Центральная часть установки НЕВОД-ШАЛ в МИФИ представляет собой систему из 5 кластеров сцинтилляционных детектирующих станций, размещенных на крышах корпусов университета и на поверхности Земли вблизи УНУ НЕВОД. Каждый кластер включает 4 детектирующие станции (ДС), подключенных к локальному пункту сбора и первичной обработки сигналов, регистрируемых ДС. Кластеры объединены в единую систему центральным пунктом управления, синхронизации, сбора и обработки данных с помощью волоконно-оптических линий связи.

Для создания установки НЕВОД-ШАЛ итальянская сторона (Туринский университет и INFN) поставила 192 сцинтилляционных детектора, оснащенных фотоэлектронными умножителями Philips XP3462. Стоит отметить, что Научно-образовательный центр НЕВОД и Туринский университет сотрудничают в области исследования космических лучей с 1992 года и за это время был создан единственный в мире координатно-трековый детектор ДЕКОР, специально предназначенный для исследования мюонной компоненты под большими зенитными углами, и проведены совместные исследования, результаты которых были высоко оценены научным сообществом на различных международных и российских конференциях.

В эксперименте НЕВОД-ШАЛ впервые применен кластерный подход к определению характеристик ШАЛ (патент РФ на изобретение № 2549612 от 31 марта 2015 года). Технический результат изобретения заключается в возможности применения устройства для определения направления прихода широких атмосферных ливней вне зависимости от рельефа и иных особенностей местности за счет неравномерного распределения детекторов устройства в пространстве, при котором детекторы могут быть размещены в любых точках трехмерного пространства и составлять любую геометрическую форму.

Цель исследований, которые проводят ученые МИФИ, – решение «мюонной загадки»: растущего с энергией избытка групп мюонов в широких атмосферных ливнях. Несколько лет назад внимание ученых привлекло то, что количество регистрируемых наземными детекторами мюонов на десятки процентов больше, чем должно быть согласно существующим теориям. Решение «мюонной загадки» даст более правильное понимание картины ядерно-каскадного процесса при взаимодействии частиц сверхвысоких энергий, что необходимо для исследования характеристик нашей Вселенной и изучения процессов, происходящих в ней.

Впервые указание на «мюонную загадку» было получено еще в 2002-2007 годах в ходе длительной серии экспериментов на действующей на базе МИФИ установке ДЕКОР. Позднее существование избытка мюонов было подтверждено в экспериментах, проводимых в крупнейшей обсерватории «Пьер Оже» в Аргентине.

Для ее решения необходимо одновременно измерять энерговыделение мюонов и положение оси ШАЛ. Такой эксперимент начат на уникальной научной установке «Экспериментальный комплекс НЕВОД» в Институте ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ.

Эксперимент будет продолжен в этом году после запуска еще пяти кластеров, которые находятся в стадии монтажа и наладки.

Источник: НИЯУ МИФИ


Опубликовано: 23.01.2017 17:00