СРАВНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И РАСЧЕТНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ ШАЛ ПО ДАННЫМ МГУ И LOPES

Откуда берутся нескомпенсированные заряды (токи) в ШАЛ в масштабе λ ?
1. Избыток электронов ~ 25%
(Г.А. Аскарьян)
2. Поляризация ШАЛ в магнитном поле Земли
(В.И. Гольданский)
Регистрация КЛ по радиоизлучению ШАЛ
Расстояние a между e– и e+ << длины волны излучения λ > 1 м
1961 г.
a ~ 1 см
Моделирование
Моделирование
Преимущества:
дешевизна и простота эксплуатации радиоантенн,
независимость от погоды и времени суток

CODALEMA
Δν = 23 - 83 Мгц
LOPES
Δν = 40 - 80 Мгц
Регистрация радиоизлучения ШАЛ
Е0 ~ 5·1016 эВ – порог регистрации радиоимпульсов от ШАЛ
(LOPES, CODALEMA)

Observatory
Nancay
•
COsmic ray Detection Array with Logarithmic Electro Magnetic Antennas: CODALEMA
CODALEMA
•
LOPES
Karlsruhe
LOFAR PrototypЕ Station: LOPES

Расчет излучения отдельных частиц ШАЛ
( Микроскопический подход )
Моделирование траекторий по Монте-Карло
+ (параллельно) расчет излучения
МК моделирование:
CORSIKA
прямолин. шаг < 1 м
Излучение с прямолинейного трека траектории :

ШАЛ → Монте-Карло, CORSIKA
Моделирование радиоизлучения ШАЛ
Радиоизлучение → расчет от каждой частицы
p, Fe Е0 = 5·1017 эВ
( γ , e ± ) → 100 кэВ
Пороги:
( μ ± , адроны ) → 50 МэВ
Опция «прореживания» ШАЛ: ε = 10– 6, wmax = 1000
Микроскопический подход:
Калмыков Н.Н., Константинов А.А., Энгель Р. Радиоизлучение широких атмосферных ливней как метод регистрации космических лучей.
Ядерная физика. 2010. 73. C. 1231–1242.
МГУ LOPES

Магнитное поле Земли в районе
МГУ и LOPES
МГУ
B ≈ ( 0.18, 0.00, – 0.48 ) Гс
γ ≈ 20º
B ≈ ( 0.20, 0.00, – 0.43 ) Гс
γ ≈ 25º
LOPES

30-34 Мгц
7 антенн
Регистрация радиоизлучения ШАЛ: МГУ
1969-1972 гг.
43 события
Данные взяты из работы:
Веденеев О.В. Диссертация. Исследование пространственного распределения радиоизлучения широких атмосферных ливней.
НИИЯФ МГУ. 1975. Москва.
250 м × 350 м

Параметры ШАЛ: МГУ
→ числу электронов
Распределение событий по →
→ числу мюонов

Параметры ШАЛ: МГУ
→ зенитному углу ШАЛ
Распределение событий по →
→ азимутальному углу ШАЛ
Север
Север
Юг
↑
↑
↑

Параметры ШАЛ: МГУ
Распределение событий по геомагнитному углу ШАЛ

Сравнение теории с данными МГУ
Эксперимент:
δEν / Eν ≈ 12%
δR ≈ 10 м
Моделирование:
32 МГц
20 ливней
Е0 = 5·1017 эВ

Сравнение теории с данными МГУ
Моделирование:
32 МГц
20 ливней
Эксперимент:
δEν / Eν ≈ 12% δR ≈ 10 м
Е0 = 5·1017 эВ

ν = 40 - 80 Мгц
30 антенн
Регистрация радиоизлучения ШАЛ: LOPES
2006-2008 гг.
124 события
Данные взяты из работы:
S. Nehls. Dissertation. Calibrated Measurements of the Radio Emission
of Cosmic Ray Air Showers. Karlsruhe, 2008. ( http://www.astro.ru.nl/lopes/publications/phd_theses )
http://www.lopes-project.org
200 м × 200 м

Параметры ШАЛ: LOPES
→ энергии ШАЛ
Распределение событий по →
→ зенитному углу ШАЛ

Параметры ШАЛ: LOPES
→ азимутальному углу ШАЛ
Распределение событий по →
→ геомагнитному углу ШАЛ
Север
Север
Юг
↑
↑
↑

Сравнение теории с данными LOPES
Эксперимент:
δEν / Eν ~ 40%
δR ≈ 15 м
А = A0 / (sinαB · E0/(1017 эВ))
LOPES: A0 = 1
Расчет: A0 = 2π
Моделирование:
60 МГц
20 ливней
Е0 = 5·1017 эВ

Сравнение теории с данными LOPES
А = A0 / (sinαB · E0/(1017 эВ)) LOPES: A0 = 1
Расчет: A0 = 1/2π
Моделирование:
60 МГц
20 ливней
Эксперимент:
δEν / Eν ~ 40%
δR ≈ 15 м
Е0 = 5·1017 эВ

Индивидуальные ФПР: LOPES

Индивидуальные ФПР: LOPES

Индивидуальные ФПР: LOPES

Индивидуальные ФПР: LOPES

Индивидуальные ФПР: LOPES

Индивидуальные ФПР: LOPES

Исключенные события LOPES