Исследование характеристик потоков частиц космического излучения на установках Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.16, кандидат наук Петков, Валерий Борисович

• Петков, Валерий Борисович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Петков, Валерий Борисович

Введение

Часть I. Установки для регистрации космических лучей

Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН

Глава 1. Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп

§1. Конструкция телескопа

§2. Стандартный детектор

§3. Система сбора информации

§4. Угловое разрешение БПСТ

Глава 2. Ливневая установка "Андырчи"

§1. Общее описание установки

§2. Система молниезащиты

§3. Детектор

§4. ЯС-преобразователь

§5. Подавление послеимпульсов ФЭУ

§6. Система регистрации установки "Андырчи"

§7. Угловое разрешение установки

§8. Измерение энерговыделения в детекторе установки

"Андырчи"

Глава 3. Ливневая установка "Ковёр-2"

§1. Общее описание установки

§2. Система сбора информации эксперимента

Часть II. Спектр и состав первичного космического излучения

в области энергий 1013 — 1017 эВ

Глава 1. Состав и спектр ПКИ по данным БПСТ

§1. Спектр групп по числу мюонных траекторий в БПСТ

§2. Метод расчёта спектра по числу мюонных траекторий

в БПСТ

§3. Характеристики высокоэнергичной мюонной

компоненты ШАЛ

§4. Оценка массового состава ПКИ в области излома

§5. Расчёт спектра кратностей для различных моделей

адронных взаимодействий

§6. Возможность изучения флуктуаций множественности

в группах мюонов

Глава 2. Спектр мощностей ШАЛ в области излома по данным

установки "Андырчи"

§1. Измерение мощности ШАЛ на установке "Андырчи"

§2. Спектр мощностей ШАЛ

Глава 3. Измерение характеристик высокоэнергичной мюонной

компоненты ШАЛ в области излома

§1. Среднее число мюонов в ШАЛ

§2. Пространственное распределение мюонов высокой

энергии в ШАЛ в области излома

Глава 4. Совместный анализ экспериментальных данных

Часть III. Поиск всплесков космического гамма-излучения

Глава 1. Отклик установок на первичные гамма-кванты

§1. Режим регистрации одиночной компоненты

космических лучей

§2. Регистрация мюонов высокой энергии от первичных

гамма-квантов

§3. Регистрация ШАЛ от первичных гамма-квантов

Глава 2. Поиск космических 7-всплесков с Е1 ^ 1 ГэВ по данным

установки "Андырчи"

§1. Ограничение на частоту гамма-всплесков высокой энергии

§2. Поиск 7-излучения высокой энергии в 7-всплесках,

зарегистрированных космическими обсерваториями

§3. Поиск продленного излучения высокой энергии

коротких гамма-всплесков

Глава 3. Поиск всплесков космического гамма-излучения

сверхвысокой энергии

§1. Поиск КГВ по данным БПСТ

§2. Поиск КГВ по данным о регистрации ШАЛ на установке "Андырчи"

Часть IV. Экспериментальный поиск испаряющихся первичных

чёрных дыр

Глава 1. Поиск всплесков гамма-излучения сверхвысокой энергии

от испаряющихся ПЧД по данным установки "Андырчи"

§1. Регистрация 7-излучения от испаряющейся ПЧД

установкой "Андырчи"

§2. Анализ зарегистрированных в эксперименте кластеров

ливней

§3. Ограничение на концентрацию испаряющихся ПЧД

§4. Обсуждение результатов

Глава 2. Поиск всплесков 7-излучения высокой энергии от испаряющих-

ся ПЧД в режиме регистрации одиночной компоненты

§1. Отклик установок на всплески 7-излучения от

испаряющихся ПЧД

§2. Анализ экспериментальных данных

§3. Эффективный объем пространства, просматриваемый установками, и ограничения на концентрацию испаряющихся ПЧД

Заключение

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование характеристик потоков частиц космического излучения на установках Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН»

Введение.

В настоящее время бурно развивается область фундаментальных исследований, получившая название "космомикрофизика" (в англоязычной литературе - "Astroparticle Physics"). Данная область исследований охватывает поиск и всестороннее исследование фундаментальных физических явлений и закономерностей, реализующихся на микроскопических и космологических масштабах и в быстропро-текающих астрофизических процессах. С экспериментальной точки зрения речь идет об одновременном изучении свойств элементарных частиц и астрофизических явлений в экспериментах, использующих потоки частиц природного происхождения (в том числе - потоки частиц космического излучения). Исследования в области космомик-рофизики привели к необходимости создания больших комплексов экспериментальных установок, возможности которых позволяют решать широкий круг современных научных проблем. Одним из крупнейших центров, в котором проводятся исследования по данному направлению, является Баксанская нейтринная обсерватория Института ядерных исследований РАН (БНО ИЯИ РАН) расположенная на Северном Кавказе в долине реки Баксан. В БНО имеется уникальный комплекс экспериментальных установок, на которых в течение более чем тридцати лет проводятся исследования в указанной области фундаментальной физики. Программа исследований обсерватории постоянно расширялась по мере введения в строй новых наземных и подземных установок.

Настоящая работа посвящена экспериментальным исследованиям в области космомикрофизики по трём направлениям:

1) изучение спектра и состава первичного космического излучения (ПКИ) в широком диапазоне первичных энергий: 1013 — 1017 эВ, включающем область излома в спектре ПКИ;

2) поиск всплесков космического гамма-излучения в широком диапазоне энергий первичных гамма-квантов: 1 ГэВ - 100 ТэВ;

3) экспериментальный поиск испаряющихся первичных чёрных дыр (ПЧД).

Актуальность темы.

Задача изучения излома в спектре космических лучей является ключевой для решения проблемы происхождения космических лучей. Измерения спектра и ядерного состава ПКИ до и после излома позволяют сделать выводы о возможных механизмах ускорения и распространения космических лучей сверхвысоких энергий.

Задача регистрации высокоэнергичного гамма-излучения в гамма-всплесках является одной из важнейших для решения проблемы их происхождения, поскольку измерения в этом диапазоне позволят наложить жесткие ограничения на физические условия в излучающей области.

Экспериментальное обнаружение ПЧД позволит получить ценную информацию о процессах, происходивших в ранней Вселенной, прежде всего о закономерностях инфляционного расширения и

возникновения наблюдаемой ныне структуры. Необнаружение ПЧД (ограничение на концентрацию) при данном уровне экспериментальной техники также несет в себе полезную информацию, и позволяет продвинуться дальше в понимании ранней Вселенной.

Цели и задачи диссертации.

Основная цель работы - развитие современных методов измерения и исследования характеристик потоков частиц природного происхождения. Для этого были поставлены и решены следующие задачи:

1. Развитие экспериментальной базы исследований, в том числе создание ливневой установки "Андырчи" над Баксанским подземным сцинтилляционным телескопом;

2. Развитие и использование метода регистрации различных компонент широких атмосферных ливней космических лучей на комплексе установок БПСТ - "Андырчи";

3. Разработка методов поиска всплесков космического гамма-излучения в широком диапазоне энергий первичных гамма-квантов (1 ГэВ - 100 ТэВ) на установках БНО;

4. Развитие методов экспериментального поиска испаряющихся первичных чёрных дыр.

Научная новизна.

В ходе выполнения работы были разработаны новые методы исследования потоков частиц природного происхождения и получены но-

вые научные результаты.

1. Разработаны и созданы новые методические и аппаратурные ресурсы для исследования потоков частиц природного происхождения.

2. По информации за чистое время набора 9.8 года (для 20 и более мюонов) получен спектр по числу мюоных траекторий в БПСТ. Полный диапазон измерений - от 1 до 250 траекторий - соответствует диапазону первичных энергий 1013 — 1016 эВ.

3. Разработан новый метод расчета спектра по числу мюонных траекторий в БПСТ, расчеты проведены для четырех моделей ад-ронных взаимодействий. Показано, что для согласия расчетов с экспериментальными данными нужен более легкий состав с изломом при фиксированной энергии на заряд.

4. По данным установки "Андырчи" за чистое время набора 1501.2 суток измерен спектр мощностей ШАЛ в диапазоне 5.75 < ^ А^.р. < 8.0. Излом в спектре наблюдается при ^ А^.р. = 6.35 .

5. Разработан метод измерения зависимости среднего числа мюонов высокой энергии (пороговая энергия 230 ГэВ) от мощности ливня по совместным данным установок БПСТ и "Андырчи". Экспериментальные данные получены за чистое время набора 1130.9 суток набора информации для диапазона 5.75 < < 7.6.

6. Разработан метод измерения средней функции пространственного распределения мюонов высокой энергии по совместным данным установок БПСТ и "Андырчи". Измерения ФПР проведены в диапазоне мощностей ШАЛ 5.9 < ^ < 7.1.

7. Для поиска всплесков космического гамма-излучения по данным установок БНО был разработан и применен метод поиска тран-зиентов интенсивности космического излучения в широком диапазоне энергий и длительностей. На установке БПСТ впервые проведен поиск высокоэнергичного гамма-излучения от гамма-всплесков по вторичным мюонам. На установке "Андырчи" проведен комплексный поиск гамма-всплесков по широким атмосферным ливням и одиночной компоненте.

8. По экспериментальным данным установки "Андырчи" за 1996 -2006 годы (2290 суток чистого времени), набранным при работе установки в режиме регистрации одиночной компоненты космических лучей, получены ограничения на частоту гамма-всплесков высокой энергии и на потоки энергии, уносимые фотонами высокой энергии во всплесках, зарегистрированных на борту космических обсерваторий;

9. Разработаны методы и проведен поиск испаряющихся первичных чёрных дыр по экспериментальным данным установок "Андырчи" и "Ковёр-2". Для трех моделей испарения получены новые верхние пределы на концентрацию испаряющихся первичных чёрных дыр в локальной области космического пространства характерного размера ~ 10~3 пк.

Научная и практическая ценность.

Полученные методические разработки и научные результаты имеют высокую значимость при планировании и проведении работ в данной области исследований.

Полученный в работе спектр по числу мюонов в БПСТ является уникальной информацией, позволяющей сделать выводы о спектре и составе ПКИ диапазоне энергий 1013 — 1016 эВ. Рассматриваемый энергетический диапазон важен тем, что он перекрывается как с диапазоном прямых измерений в экспериментах на спутниках и баллонах, так и с диапазоном косвенных измерений по ШАЛ ( 1015 эВ и выше).

Полученная в работе зависимость среднего числа мюонов высокой энергии от мощности ШАЛ является важным вкладом в мировой банк данных о массовом составе первичного космического излучения в области излома.

Результаты работы используются при подготовке нового эксперимента EMMA (Experiment with MultiMuon Array) по изучению состава ПКИ в области излома. В этом эксперименте, в составе группы ИЯИ РАН, принимает участие автор диссертации.

Практическую ценность для планирования новых экспериментов по поиску испаряющихся первичных чёрных дыр имеют выводы работы о необходимости учета временного профиля всплеска высокоэнергичного 7-излучения и мертвого времени установки.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Разработана и создана установка "Андырчи", предназначенная для регистрации широких атмосферных ливней космических лучей. Расположение установки над Баксанским подземным сцин-тилляционным телескопом позволяет одновременно регистрировать электронно-фотонную и высокоэнергичную мюонную компоненты ШАЛ. В процессе создания и наладки установки "Андырчи" решены такие методические задачи, как подавление послеимпульсов ФЭУ и защита установки от повреждений во время гроз.

2. Измерен спектр по числу мюоных траекторий в БПСТ в диапазоне от 1 до 250 траекторий, что соответствует диапазону первичных энергий 1013 — 1016 эВ. Разработан новый метод расчёта спектра по числу мюонных траекторий в БПСТ. Для согласия расчётов с экспериментальными данными предложен более лёгкий состав с изломом при фиксированной энергии на заряд.

3. Измерен спектр мощностей ШАЛ на установке "Андырчи" за чистое время набора 1501.2 суток в диапазоне мощностей 5.75 < lgA^.p. < 8.0. Излом в спектре мощностей наблюдается при lg = 6.35, что соответствует первичной энергии ~ 4 • 1015 эВ.

4. По методике совместной регистрации ШАЛ установками БПСТ и "Андырчи" за чистое время набора информации 1130.9 суток получены экспериментальные данные о характеристиках высокоэнергичной (Eß > 230 ГэВ) мюонной компоненты ШАЛ в области вокруг излома. Зависимость среднего числа мюонов в ШАЛ от мощ-

ности ливня измерена в диапазоне 5.75 < ^А^-.р. < 7.6. Средняя функция пространственного распределения измерена в диапазоне мощностей 5.9 < <7.1.

5. Разработан метод изучения кратковременных изменений интенсивности космического излучения, который был применен для поиска всплесков космического гамма-излучения в диапазоне энергий 1 ГэВ - 100 ТэВ на установках БНО. Получены новые ограничения на частоту гамма-всплесков высокой энергии и потоки энергии, уносимых высокоэнергичными фотонами во всплесках, зарегистрированных на борту космических обсерваторий.

6. Разработаны методы и проведен поиск испаряющихся первичных чёрных дыр по экспериментальным данным установок "Андыр-чи" и "Ковер". Для трех моделей испарения получены новые верхние пределы на концентрацию испаряющихся первичных чёрных дыр в локальной области космического пространства характерного размера ~ Ю-3 пк.

Апробация работы и публикации.

Результаты исследований, изложенные в диссертации, обсуждались на научных семинарах ОЛВЭНА и БНО ИЯИ РАН, а также докладывались на многих российских и международных конференциях, в том числе:

Всероссийская конференция по космическим лучам (Алма-Ата 1988, Самарканд 1992, Москва 1994, Москва 1996, Москва 1998, Москва

2004, Москва 2006, Санкт-Петербург 2008, Москва 2010); Международная конференция по космическим лучам, ICRC (Calgary 1993, Durban 1997, Hamburg 2001,Tsukuba 2003, Pune 2005, Merida 2007, Lodz 2009);

Международный симпозиум по взаимодействиям космических лучей высокой энергии ISVHECR (Weihai 2006, Paris 2008); Европейский симпозиум по космическим лучам, ECRS (Perpignan 1996, Moscow 2002, Florence 2004, Lisbon 2006, Turku 2010); Международная конференция Topics in Astroparticle and Underground Physics (Gran Sasso 2001, Zaragoza 2005); Международная конференция по неускорительной новой физике NANP (Дубна 2001, 2003);

Международная школа "Частицы и космология" (Приэльбрусье,1991, 1999, 2003);

Всероссийская астрономическая конференция, Нижний Архыз, 2010;

Всероссийская конференция "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра - 2010", Москва, 2010;

Международная конференция по гамма-всплескам (Rome 2002, Annapolis 2010).

Основные результаты, полученные в диссертации, опубликованы в 47 работах. Их список приведён в Заключении. Под научным руководством автора в рамках выполнения данной диссертационной работы выполнены и защищены 3 кандидатские

диссертации.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из Введения, четырёх частей, Заключения и списка литературы из 162 наименований. Работа включает 106 рисунков и 9 таблиц. Общий объём диссертации составляет 310 страниц.

Часть I.

Установки для регистрации космических лучей Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН

Баксанская нейтринная обсерватория Института ядерных исследований РАН (БНО ИЯИ РАН) расположена на Северном Кавказе в долине реки Баксан в точке с географическими координатами 43.28° с.ш. и 42.69° в.д. Научный комплекс БНО состоит из целого ряда крупных установок, созданных для для решения фундаментальных задач, связанных с изучением как ядерных процессов, так и астрофизических явлений. Схема расположения основных установок Обсерватории изображена на рис. 1.

В Обсерватории имеются три установки, предназначенные для регистрации различных компонент космических лучей: Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп (БПСТ), ливневая установка "Андырчи" и ливневая установка "Ковёр-2". Установки расположены у подножья, на склоне или внутри горы Андырчи на высоте 1700 м над уровнем моря (центр установки "Андырчи" находится на высоте 2050 м). План расположения установок БПСТ, "Андырчи" и "Ковёр-2" изображен на рис. 2.

Все эти установки работают в режиме непрерывной регистрации космических лучей. Сбор информации с установок и предварительная её обработка проводится on-line компьютерами каждой установки, число и конфигурация которых зависит от решаемых в данный момент задач. На рис.3 показана схема сети on-line компьютеров

экспериментальных установок, собирающих информацию в режиме реального времени. Информация с установки БПСТ в настоящее время собирается с помощью одного on-line компьютера и затем через оптический конвертер и волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС) поступает на on-line/off-line сервер. Из-за того, что ливневая установка "Андырчи" одновременно работает в двух режимах: независимой регистрации различных компонент космических лучей и регистрации ливней в совпадении с БПСТ, для сбора информации с неё используется два on-line компьютера. Верхний on-line компьютер расположен в пункте регистрации на территории установки, нижний on-line компьютер - в помещении БПСТ. Нижний on-line компьютер служит также мостом между верхним on-line компьютером и локальной сетью. Информация с этих компьютеров поступает на on-line/off-line сервер по ВОЛС. На установке "Ковёр-2" имеется четыре on-line компьютера: для сбора информации по вариационным задачам, по ливневым задачам, для сбора информации с мю-онного детектора и для сбора нформации с нейтронного монитора. Информация с этих компьютеров также по ВОЛС поступает на online/off-line сервер. Суточный поток информации с установок в настоящее время составляет: « 80 Мб с установки БПСТ, « 30 Мб с установки "Андырчи", и и 20 Мб с установки "Ковёр-2".

Ливневая установка "Ковер-2"

Баксанский подземный сцинтигшяционньш телескоп

пос. Нейтрино

г Курмутау

(приалоЗрусьв)

,—» ■ Л*

Ливневая установка "Андырчи"

Рис. 1: Схема расположения установок Баксанской нейтринной обсерватории.

900м

550м

г. Андырчи

3930м

БПСТ

■

установка "Андырчи"

2050м над уровнем моря

358м

Рис. 2: План расположения установок БПСТ, "Андырчи" и "Ковёр".

Следует заметить, что информация с установок в режиме реального времени записывается одновременно в on-line- и off-line-пространство сервера и по мере накопления (после предварительного анализа качества полученной информации) архивируется на CD- и DVD-диски. Заархивированная на информация стирается с оп-Нпе-пространства сервера, но остаётся в ой-Нпе-пространстве для дальнейшей работы с ней. Кроме того, на on-line/off-line сервере выставляются в общее пользование (по мере их появления) результаты обработки исходной информации по различным физическим задачам. Таким образом, в настоящее время возможен достаточно быстрый доступ (по 1000 Мб/с локальной сети) ко всей информации с любого рабочего места лаборатории ПСТ.

Рис. 3: Сеть on-line компьютеров экспериментальных установок лаборатории ПСТ.

Глава 1. Баксанский подземный сцинтилляционный

телескоп.

Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп (БПСТ) был создан для решения большого круга задач (измерение потока атмосферных нейтрино из нижней полусферы, анизотропия ПКИ с энергией ~ 1012 эВ, угловое распределение мюонов и их взаимодействия с веществом, регистрация групп мюонов под землей и др.), которые определили его конструкцию и месторасположение. Телескоп в целом и отдельные его узлы многократно описаны с точки зрения решения различных физических задач [1] - [9].

В течение длительного времени эксплуатации телескопа (официальный запуск телескопа состоялся 7 ноября 1977 года) отдельные его узлы, естественно, подвергались модернизации. Наиболее серьезным изменением за последнее время был переход в 2000 г. на новую систему регистрации. С начала 2001 г. в исходном архиве БПСТ сохраняется вся информация о любом событии в телескопе (число сработавших детекторов > 1).

§1. Конструкция телескопа.

БПСТ находится в подземной выработке (камере) объёмом 24 х 24 х 16 м3 под склоном горы Андырчи, на расстоянии 550 м от входа в штольню. Поверхность камеры обшита стальными листами и пространство между металлом и горной породой заполнено низкора-

диоактивным бетоном для уменьшения фона от естественной радиоактивности горных пород. Эффективная толщина грунта над телескопом равна 850 гг/см2 (эффективная пороговая энергия 220 ГэВ). БПСТ представляет собой четырёхэтажное здание размером 16.7 м х 16.7м х 11.1 м. Вертикальные стены изготовлены из бетонных блоков толщиной 0.8 м, количество вещества в них 160 г/см2 . Горизонтальные перекрытия состоят из железного поддона и стальных балок (общая толщина железа 2.5 см или 20 г/см2) и засыпки толщиной 78 см (сверху бетонная стяжка). Для того, чтобы снизить фон от естественной радиоактивности, были использованы щебень и песок из ультраосновных пород (дуниты). Для приготовления бетона и стяжек использовался специальный цемент. За счет применения низкорадиоактивных материалов удалось снизить радиоактивный фон примерно в 50 раз в области энергий (2 - 2.5) МэВ и примерно в 3 раза для энергий 7 -квантов выше 5 МэВ [8]. Расстояние между этажами равно 3.6 м. Все шесть внешних и две внутренние плоскости телескопа сплошь покрыты стандартными сцинтилляционными детекторами. Три нижних горизонтальных слоя содержат по 400 (20 х 20) детекторов, а верхний слой - 576 (24 х 24) детекторов, перекрывая весь телескоп. Две противоположные друг другу вертикальные плоскости полностью идентичны и содержат по 360 (15 х 24) детекторов. Другие две (противоположные) вертикальные плоскости содержат по 330 (15 х 22) детекторов, но в плоскости, обращённой в сторону горы, отсутствует по одному детектору в середине 1 и 2, 6 и

7, 11 и 12 рядов. Это необходимо для обеспечения доступа к внутренним горизонтальным плоскостям. По краям плоскости, обращённой от горы, добавлены два ряда детекторов (2 х 15), прикрывающих щели между вертикальными плоскостями. Полное число детекторов в телескопе 3180. Толщина каждого слоя сцинтиллятора составляет 24 г/см2. Полная толщина одного горизонтального слоя телескопа (слой сцинтиллятора плюс перекрытие) 165 г/см2. Общий вид телескопа приведен на рис. 4

Рис. 4: Общий вид БПСТ

§2. Стандартный детектор.

Стандартный сцинтилляционный детектор представляет собой алюминиевый контейнер размерами 0.7 мх 0.7 мх 0.3 м, толщина алюминия 3 мм. Внутренняя поверхность контейнера покрыта диф-фузно отражающей белой эмалью БС-57/21. Коэффициент отражения эмали в области спектрального максимума сцинтилляционной вспышки равен, примерно, 0.95 (для отражения на границе воздух - эмаль). Контейнер заполнен жидким сцинтиллятором на основе уайт-спирита [10, 11], в качестве сцинтиллирующей добавки используется РРО в количестве 1 г/л. В качестве сместителя спектра используется РОРОР в количестве 0.03 г/л. Сцинтиллятор состоит из углерода и водорода (СпН2П+2, п ~ 9), его плотность составляет 0.78 г/см3. При прохождении мюона наиболее вероятные потери составляют 50 МэВ (средняя длина траектории частицы в детекторе 32 см). Детектор просматривается одним ФЭУ-49Б с диаметром фотокатода 150 мм. Особенностью конструкции данного детектора является толстый (10 см) иллюминатор из оргстекла между сцинтиллятором и фотоумножителем. Толщина иллюминатора выбрана таким образом, чтобы уменьшить неоднородность светосбора по объёму детектора (отличие сигналов от частиц, проходящих через центр и край детектора, составляет при этом ^ 17%). Одновременно уменьшается влияние фона от естественной радиоактивности. Разрез детектора приведен на рис. 5.

Перед сборкой детекторов все ФЭУ проверялись на стенде, где опре-

Рис. 5: Конструкция стандартного детектора.

делялось рабочее напряжение данного фотоумножителя, и отбраковывались ФЭУ с большим темновым током. Оставшиеся ФЭУ были разбиты на три группы по высокому напряжению. Слои детекторов телескопа формировались из детекторов с ФЭУ одной группы. Для детекторов горизонтальных слоев телескопа (1776 детекторов) рабочее напряжение составляет

1734 Вольт. Из детекторов двух других групп, рабочее напряжение которых 1528 В и 1958 В, смонтированы вертикальные слои телескопа. Количество детекторов в группах составляет 720 и 660, соответственно.

С каждого детектора снимается четыре сигнала:

1) Анодный сигнал. Анодные сигналы детекторов каждой плоскости суммируются в три этапа: Е 25, Е100 и Е 400, что позволяет иметь, кроме сигналов от всей плоскости, также сигналы от ее частей. После сумматоров сигналы поступают на: СИВП - систему измерения времени пролёта (диапазон измерений - 127 нсек, шаг - 1 нсек); СИАП - систему измерения амплитуды плоскости (порог измеряемого энерговыделения 10 МэВ на вертикальных плоскостях и 8 МэВ на горизонтальных, динамический диапазон 500, шаг измерения 10%) и СВМ - систему выработки мастеров. Система позволяет при реализации определенных логических условий выработать 32 различных мастера, соответствующих различным физическим задачам. В настоящее время (после перехода на запись всей информации с БПСТ) номер мастера используется лишь для того, чтобы быстро найти требуемую информацию.

2) Сигнал с 12-го динода поступает на вход дискриминатора - формирователя, установленного на светозащитном кожухе. Пороги дискриминаторов за время эксплуатации установки несколько раз перестраивались (12.5 МэВ, 10 МэВ, 8 МэВ). В настоящее время пороги дискриминаторов детекторов вертикальных плоскостей составляют

10 МэВ, горизонтальных плоскостей - 8 МэВ. На выходе дискриминатора формируется импульс длительностью 2 мкс и амплитудой 2 в. Этот импульс по индивидуальному кабелю с каждого детектора поступает на матрицу, которая позволяет осуществить, в случае необходимости, совпадения различных комбинаций детекторов, и далее на вход промежуточного запоминающего устройства ГИК (годоскоп импульсных каналов). Из ГИКа информация о координатах сработавших детекторов поступает в оперативную память on-line компьютера. При обработке сигналы с дискриминаторов-формирователей позволяют определять координаты сработавших детекторов и, соответственно, находить траектории прошедших через телескоп частиц.

3) Сигнал с 5-го динода служит для измерения энерговыделения в детекторе. Он подаётся на вход логарифмического LC-преобразователя амплитуда-длительность с порогом 500 МэВ. Длительность выходного сигнала преобразователя пропорциональна логарифму амплитуды. Диапазон измеряемых энерговыделений в индивидуальном детекторе (0.5 - 500) ГэВ, диапазон длительностей выходных импульсов (10 - 500) мкс. Сигналы с преобразователей поступают на промежуточное запоминающее устройство ГАК (годоскоп амплитудных каналов). В настоящее время работает (введен в эксплуатацию в сентябре 2002 г.) новый ГАК на основе программируемых логических интегральных схем [12]. Старый ГАК (с памятью на ферритовых кольцах), работавший на БПСТ с 1980 по 1995

г., вышел из строя в 1996 г. по причине физического износа основных комплектующих.

4) Токовый выход (сигнал с анода через интегрирующую цепочку). Он служит для настройки коэффициентов усиления ФЭУ. Коэффициенты усиления детекторов настраиваются с помощью радиоактивного источника Сэ137, который устанавливается в фиксированное место на детекторе. Заданный ток на выходе устанавливается с помощью потенциометра, изменяющего разность потенциалов между вторым и третьим динодами (усиление можно менять в два раза). В случае, если этого диапазона недостаточно, изменяется балластное сопротивление. Коэффициент усиления ФЭУ подбирался таким, чтобы наиболее вероятный сигнал от релятивистской частицы на нагрузке 75 Ом равнялся 75 мВ.

Временные и спектрометрические свойства большого детектора, используемого на установке, определяются, в основном, процессом собирания света на фотокатод и, несколько в меньшей степени, умножением электронов в динодной системе ФЭУ. Спектрометрические свойства детектора определяются не столько абсолютной величиной коэффициента светосбора, сколько его неоднородностью. Влияние неоднородности светосбора на энергетическое разрешение зависит, очевидно, от энерговыделения и будет максимальным, если вся выделившаяся энергия будет сосредоточена в точке. Если энерговыделение равномерно распределено по объему детектора, как это происходит при прохождении через детектор каскада частиц, то неодно-

родность усредняется, и её можно не учитывать, а ошибка измерения целиком определяется флуктуациями, которые зависят от величины сигнала. Наиболее неблагоприятный режим - измерение малых энерговыделений, когда работают оба фактора, как это имеет место при регистрации низкоэнергетичных событий. Спектрометрические свойства стандартного детектора, используемого на установке, исследовались как экспериментально с помощью радиоактивного источника на основе изотопа БгЭО, так и моделированием процесса све-тосбора методом Монте-Карло [9]. Расчёт был выполнен для тех же точек в детекторе, что измерялись в эксперименте. Средний суммарный коэффициент светосбора оказался равным 11.4%. Максимальная величина неоднородности светосбора составляет 17%. Флуктуации числа фотоэлектронов на фотокатоде и в динодной системе оказывают меньшее влияние на амплитудное разрешение детектора и связано это с тем, что сигнал в нашем детекторе хорошо статистически обеспечен - число фотоэлектронов составляет, в среднем, 2000 шт. при энерговыделении в детекторе 50 МэВ. Временное разрешение детектора определяется, в основном, зависимостью формы сигнала с выхода ФЭУ от места прохождения частицы через детектор [4]. Это приводит к тому, что по мере удаления от центра детектора относительная задержка времени срабатывания детектора увеличивается и на краю детектора составляет 7 нсек. Связано это, в основном, с тем, что детектор имеет большое время собирания отраженного света в детекторе, и по мере удаления места

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Петков, Валерий Борисович, 2013 год

Список литературы

[1] Е.Н. Алексеев, В.В. Алексеенко, Ю.М. Андреев и др. Бак-санский подземный сцинтилляционный телескоп. Известия АН СССР, сер. физ., т.44, в.З, с.609, 1980.

[2] E.N. Alekseyev, V.V. Alexeyenko, Yu.M. Andreyev et. al. Baksan underground scintillation telescope. Proc.16 ICRC, v. 10, p.276, Kyoto, 1979.

[3] Е.Н. Алексеев и др. Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп. ЭЧАЯ, т.29, в.З, стр.631-636, 1998.

[4] С.П. Михеев. Регистрация потоков мюонов от нейтрино космических лучей методом измерения времени пролета. Дисс. к.ф.м.н., ИЯИ АН СССР, Москва, 1982.

[5] Е.Н. Алексеев. Изучение нестабильности нуклона и поиск сверхтяжелого магнитного монополя на Баксанском подземном сцинтилляционном телескопе ИЯИ АН СССР. Дисс. д.ф.м.н., ИЯИ АН СССР, Москва, 1991.

[6] А.В. Воеводский. Химический состав первичных космических лучей по данным Баксанского подземного сцинтилляционного телескопа. Дисс. д. ф.м. н., ИЯИ РАН, Москва, 1993.

[7] Ю.Ф. Новосельцев. Разделение адронных и электромагнитных ливней методом регистрации 7г —> ¡1 —> е распадов на Баксан-

ском подземном сцинтилляционном телескопе. Дисс. к.ф.м.н., ИЯИ АН СССР, Москва, 1988.

[8] Ю.В. Стенькин. Детектирование ß е распадов под землей как метод определения энергетического спектра мюонов. Дисс. к.ф.м.н., ИЯИ АН СССР, Москва, 1985.

[9] В.Н. Закидышев. Поиск локальных источников нейтрино высоких энергий по данным Баксанского сцинтилляционного телескопа. Дисс. к.ф.м.н., ИЯИ РАН, Москва, 1996.

[10] В.Н. Бакатанов, A.B. Воеводский, B.JI. Дадыкин. Большие сцинтилляционные счетчики. Труды 5-й Всесоюзной конф. по синтезу, производству и использованию сцинтилляторов, Харьков, ч.2, с.119, 1970.

[11] A.B. Воеводский, B.JI. Дадыкин и О.Г. Ряжская. Жидкие сцинтилляторы для больших сцинтилляционных счетчиков. ПТЭ, N 1, с.85, 1970.

[12] А.Ф. Янин и др. Годоскоп амплитудных каналов Баксанского подземного сцинтилляционного телескопа на основе программируемых логических интегральных схем. ПТЭ, 2004, N 3, с.61-64.

[13] А.Ф. Янин. Системы сбора информации с установок Андырчи и БПСТ. Дисс. к.ф.м.н., ИЯИ РАН, Москва, 2005.

[14] Ю.М. Андреев, В.И. Гуренцов, И.М. Когай и О.Ю. Никишина. Угловое разрешение Баксанского подземного сцинтилляцион-ного телескопа ИЯИ АН СССР. Препринт ИЯИ, Москва, 1989.

[15] В.В. Алексеенко и др. Оптимизация углового разрешения установки "Ковер". Препринт ИЯИ П-0674, Москва, 1990.

[16] A.B. Воеводский, В.И. Волченко, ..., В.Б. Петков и др. Угловое разрешение установки "Андырчи". Препринт ИЯИ-1001/98, Москва, 1998.

[17] В.В. Алексеенко В.Н. Бакатанов, Д.Д. Джаппуев, Я.С. Елен-ский, В.Ф. Кавторов, Ю.Н. Коновалов, А.У. Куджаев, Ю.В. Стенькин, В.И. Степанов. Установка "Ковёр": оценка углового разрешения с использованием детектора черенковского излучения. Препринт ИЯИ-1109/2003, Москва, 2003.

[18] Е.С. Вентцель. Теория вероятностей. М., Наука, 1969.

[19] С.Н. Карпов. Вариации интенсивности мюонов космических лучей, связанные с Луной и Солнцем. Дисс. к.ф.м.н., ИЯИ РАН, 2001.

[20] Ю.М. Андреев, В.Н. Закидышев, С.Н. Карпов, В.Н. Ходов. Наблюдение тени Луны по мюонам космических лучей. Космические исследования, т.40, N 6, с.604-609, 2002.

[21] С.Н. Карпов, В.Н. Закидышев. Подземные наблюдения тени Луны. Кинематика и физика небесных тел, N 4, стр. 121 - 126, 2003.

[22] E.H. Алексеев, В.В. Алексеенко, ..., В.Б. Петков и др. Установка "Андырчи" для регистрации ШАЛ над Баксанским подземным сцинтилляционным телескопом. Известия АН, сер.физ., т.57, в.4, стр.99-102, 1993.

[23] E.N. Alexeyev, V.V. Alexeenko,....,V.B. Petkov et al. The EAS array above the Baksan Underground Scintillation Telescope, Proc. 23th ICRC, Calgary, v.2, p.474-476, 1993.

[24] E.H. Алексеев, A.B. Воеводский,..., В.Б. Петков и др. Установка "Андырчи" для регистрации ШАЛ над Баксанским подземным сцинтилляционным телескопом. Препринт ИЯИ - 853/94, 20 стр., Москва, 1994.

[25] В.Б. Петков. Установка "Андырчи" для регистрации ШАЛ над Баксанским подземным сцинтилляционным телескопом, Дисс. к.ф.м.н., Москва, ИЯИ РАН, 1997.

[26] В.Б. Петков, В.И. Волченко, Г.В. Волченко, Ж.Ш. Гулиев, И.М. Дзапарова, С.Н. Карпов, В.А. Козяривский, А.Н.Куреня, Д.В. Смирнов, А.Б. Черняев, А.Ф. Янин. Установка "Андырчи" для регистрации космических лучей. Приборы и техника эксперимента, 2006, N 6, с. 50 - 62.

[27] В.И. Волченко, Г.В. Волченко, А.Н. Заиченко, В.Б. Петков, В.Я. Поддубный, A.B. Радченков. Система молниезащиты установки "Андырчи". ПТЭ, N 4, 2004, с. 35 - 43.

[28] В.И. Волченко. Повышение эффективности работы установок для регистрации космических лучей аппаратными средствами. Дисс. к.ф.м.н., Москва, ИЯИ РАН, 2005.

[29] О.И. Савун и др. Некоторые характеристики сцинтилляцион-ного детектора для установки ШАЛ на Баксане. ВАНТ, сер. Техника физического эксперимента, вып.4(39), с.70 - 72, 1988.

[30] В.И. Волченко, Г.В. Волченко. Термостабилизация сцинтилля-ционных детекторов. Препринт ИЯИ 1120/2004, 2004.

[31] E.H. Алексеев и др. Большой пластический сцинтилляцион-ный детектор. Модернизация Баксанского подземного телескопа. Препринт ИЯИ АН СССР П-0610, Москва, 1989.

[32] В.И. Волченко, А.Ф. Янин, В.Б. Петков и др. Измерение энерговыделения в сцинтилляционном детекторе и послеимпульсы ФЭУ, Препринт ИЯИ 0913/96, 1996.

[33] В.И. Волченко, Г.В. Волченко, И.М. Дзапарова и др. Измерение энерговыделения в сцинтилляционном детекторе и послеимпульсы ФЭУ, ПТЭ, 2005, N 4, с.26-32.

[34] M.M. Winn, J. Ulrichs, L.S. Peak et al. The cosmic-ray energy spectrum above 1017 eV. J. Phys. G: Nucl. Phys., v. 12, , p.653, 1986.

[35] О.Г. Ряжская, Л.Н. Степанец. ПТЭ, 1975, N 5, с. 174.

[36] Н.А. Соболева, А.Е. Меламид. Фотоэлектронные приборы. Высшая школа, Москва, 1974., с. 247-248.

[37] В.А. Морозов, Н.В. Морозова. Amplitude - Time Distributions of PMT Afterpulses. ПТЭ, 1997, N 4, c.97.

[38] В.А. Морозов, Н.В. Морозова. A Maximal Afterpulse Amplitude-to-Main Pulse Amplitude Ratio in a Photomultiplier Tube. ПТЭ, 2002, N 6, c.75.

[39] В.Л. Дадыкин, Я.С. Еленский, А.Л. Цябук. ПТЭ, 1979, N 2, с.223.

[40] B.C. Мурзин. Введение в физику космических лучей. Москва, МГУ, 1988.

[41] Г.Б. Христиансен, Г.В. Куликов, Ю.А.Фомин. Космическое излучение сверхвысокой энергии. Москва, Атомиздат, 1975.

[42] А.Ф. Янин, И.М. Дзапарова. Генераторы наносекундных интервалов. Препринт ИЯИ - 1141/2005, Москва, 2005.

[43] J.W. Cronin. Gamma-ray astronomy by the air shower technique: performance and perspectives. Nuovo Cimento, v. 19 C, N 6, p.847-863, 1996.

[44] С. Хаякава. Физика космических лучей, ч.1, Москва, Мир, 1973.

[45] D. Heck et al. CORSIKA: A Monte Carlo Code to Simulate Extensive Air Showers. Report FZKA 6019 (1998), Forschungszentrum, Karlsruhe.

[46] M.M. Boliev, S.N. Karpov, V.B. Petkov, A.V. Radchenkov and A.N. Zaichenko. Meteorogical effects of a single cosmic ray component by the data of Baksan air shower array Andyrchy. Proc. 28th ICRC, v.7, p.4193-4196, Tsukuba, 2003.

[47] Справочник по специальным функциям (под ред. М. Абрамовича и И. Стиган). М., Наука, 1979, стр. 120-127.

[48] А.П. Прудников, Ю.А. Брычков, О.И. Маричев, Интегралы и ряды, М., Наука, 1981.

[49] Е.Н. Алексеев, П. Я. Глемба, А.С. Лидванский и др. Установка для изучения центральной части ШАЛ при помощи сцинтил-ляционного детектора площадью 200 м2 . Изв. АН СССР, сер. физ., т.40, стр.994, 1976.

[50] Д.Д. Джаппуев, В.В. Алексеенко, В.И. Волченко, Г.В. Волчен-ко, Ж.Ш. Гулиев, Е.В. Гулиева, А.У. Куджаев, А.С. Лидванский, О.И. Михайлова, В.Б. Петков, Д.В. Смирнов, В.И. Степанов, Ю.В. Стенькин, Н.С. Хаердинов. Модернизация установки "Ковёр-2" БНО ИЯИ РАН. Известия РАН, сер.физ., т. 71, N 4, с.542 - 544, 2007.

[51] Е.Н. Алексеев. 400-канальная сцинтилляционная установка для исследования центральной части ШАЛ. Дисс. к.ф-м.н., Москва, ИЯИ АН СССР, 1977.

[52] А.В. Воеводский, Д.Д. Джаппуев, Н.Ф. Клименко, А.У. Куджа-ев, Д.В. Смирнов, Ю.В. Стенькин, А.Л. Цябук, А.Е. Чудаков. Пространственное распределение мюонов в составе ШАЛ. Изв. РАН, сер.физ., т.65, N 11, с.1250 - 1254, 2001.

[53] S.N. Karpov, Z.M. Karpova, V.B. Petkov, E.V. Vashenyuk, V.G. Yanke. New neutron monitor station in Baksan valley. International Journal of Modern Physics A, v.20, No.29, p.6696, 2005.

[54] Д.Д. Джаппуев, Ю.В. Балабин, Э.В. Вашенюк, Б.Б. Гвоздев-ский, Н.Ф. Клименко, А.У. Куджаев, A.M. Кучмезов, О.И. Михайлова, В.Б. Петков. Адроны с энергиями больше 50 МэВ в составе ШАЛ с Ne = 105 — 107. Известия РАН, сер.физ., том 75, N 3, с. 386 - 388, 2011.

[55] V.V. Alexeenko, N.S. Khaerdinov, A.S. Lidvansky, V.B. Petkov. Transient variations of secondary cosmic rays due to atmospheric electric field and evidence for pre-lightning particle acceleration. Physics Letters A 301 (2002) 299-306.

[56] H.C. Хаердинов. Исследование кратковременных вариаций вторичных космических лучей под действием электрического

поля атмосферы во время гроз. Дисс. к.ф.м.н., Москва, ИЯИ РАН, 2006.

[57] Е.Г. Бережко, В.К. Ёлшин, Г.Ф. Крымский, С.И. Петухов. Генерация космических лучей ударными волнами. Новосибирск: Наука. Сиб.отд-ние, 1988.

[58] Г.В. Куликов, Г.Б. Христиансен. О спектре широких атмосферных ливней по числу частиц. ЖЭТФ, т.35, в.3(9), с.635.

[59] Petrukhin A.A. About possibility to search for heavy particles in cosmic rays. Proc. Xlth Rencontres de Blois "Frontiers of Matter" (1999, Blois, France), ed. J.Tran Thanh Van, The Gioi Publishers, Vietnam, 2001, p.401.

[60] Petkov V.B., Lalakulich O.D., Vereshkov G.M. Cosmic Ray "Knee" in the Spectrum and Proton - Proton Cross Section from the Point of View of New Quarks. Physics of Atomic Nuclei, Vol.66, No.3, p.523, 2003.

[61] E.B. Будко, А.В. Воеводский, ..., В.Б. Петков и др. Группы мю-онов высокой энергии и химический состав первичных космических лучей. Изв. АН СССР, сер. физ., 1985, т.49, N 7, с.1373.

[62] E.V. Budko, А.Е. Chudakov, ..., V.B. Petkov et al. Muon groups and primary composition at 1013 — 1015 eV. Proc. 19 ICRC, La Jolla, 1985, v.8, p.24.

[63] А.В. Воеводский, A.JI. Цябук, А.Е. Чудаков. Группы мюонов в подземном эксперименте и химический состав первичных космических лучей. Ядерная физика, т.56, вып.12, 1993, с.143.

[64] S. Ahlen et al., Phys. Rev. D, v.46, N 3, 1992, p.895.

[65] S. Tisserant et al., Proc. 20th ICRC, Moscow, 1987, v.6, p.216.

[66] G. Battistoni et al., Proc. 19th ICRC, La Jolla, 1985, v.2, p.158.

[67] D. Cebula et al., Astrophysical Journal, v. 358, p.637, 1990.

[68] V.B. Petkov et al. High energy muon number spectrum detected at the Baksan Underground Scintillation Telescope. Nuclear Physics В (Proc. Suppl.), v. 175-176C, p. 362, 2008.

[69] A.E. Chudakov, Proc. 16 ICRC, Kyoto, 1979, v.10, p.192.

[70] A.E. Chudakov, V.A. Dogujaev, A.A. Kiryushin et al., Proc. 16 ICRC, Kyoto, 1979, v.10, p.l88.

[71] V.N. Bakatanov, E.V. Budko, A.E. Chudakov,..., V.B. Petkov et al. Function of spatial separation distribution and energy spectrum of muons in groups at the depth 850 hg cm-2 underground. Proc. 18 ICRC, Bangalore, 1983, v. 11, p.453

[72] B.H. Бакатанов, C.H. Бозиев, А.В. Воеводский и др., Письма в ЖЭТФ, 1985, т.42, с.307.

[73] V.N. Bakatanov, A.E. Chudakov, Yu.F. Novoseltsev et al., Proc. 19 ICRC, La Jolla, 1985, v.8, p.32.

[74] E.V. Budko, A.E. Chudakov, V.A. Dogujaev et al., Proc. 20 ICRC, Moscow, 1987, v.6, p.221.

[75] A.B. Воеводский, В.А. Догужаев, O.B. Суворова и др., Изв. АН СССР, сер. физ., 1989, т.53, с.339.

[76] A.E. Chudakov, A.L. Tsyabuk, A.V. Voevodsky, Proc. 21 ICRC, Adelaida, 1990, v.9, p.348.

[77] A.E. Chudakov, A.L. Tsyabuk, A.V. Voevodsky, Proc. 22 ICRC, Dublin, 1991, v.2, p.5.

[78] C.H. Бозиев. О флуктуациях множественности мюонов высоких энергий, генерированных ядрами первичных космических лучей. Ядерная физика, 1990, т.52, в.2(8), с. 500.

[79] A.B. Воеводский, В.Б. Петков, A.M. Семенов, A.JI. Цябук, А.Е. Чудаков, Я.Шабельски. Анализ состава первичных космических лучей при энергии 1014 — 1016 эВ. Группы мюонов большой кратности с энергией > 0.25 ТэВ. Изв. РАН, сер. физ., 1994, т.58, в.12, с.127.

[80] С.Н. Бозиев, Письма в ЖЭТФ, 1991, т.54, вып.И, стр.603.

[81] N.N. Kalmykov, S.S. Ostapchenko, and A.I. Pavlov, Nucl. Phys. Proc. Suppl. 52B, pp. 17 - 28, 1997.

[82] J.R. Horandel, Astroparticle Physics, v. 19, p. 193, 2003.

[83] S.V. Ter-Antonyan, L.S. Haroyan, arXiv:hep-ex/0003006, 2000.

[84] M. Hareyama, V.A. Derbina, V.I. Galkin et al. Proton and Helium spectra obtained by RUNJOB experiment, Proc. 29th International Cosmic Ray Conference, v.3, p. 17, Pune, 2005.

[85] T. Antoni et. al., KASCADE measurements of energy spectra for elemental groups of cosmic rays: Results and open problems. Astroparticle Physics, v. 24, pp. 1 - 25, 2005.

[86] A.P. Garyaka, R.M. Martirosov, S.V. Ter-Antonyan et. al. Rigidity-dependent cosmic ray energy spectra in the knee region obtained with the GAMMA experiment. Astroparticle Physics, v. 28, p. 169, 2007; and arXiv:0704.3200vl [astro-ph],

[87] R.M. Martirosov, S.V. Ter-Antonyan, A.P. Garyaka et. al. Energy spectra and elemental composition of primary nuclei in the knee region: Recent results from the GAMMA experiment. Nuclear Physics B (Proc. Suppl.) v. 175 - 176, pp. 311 - 314, 2008.

[88] S. Ostapchenko, Nucl. Phys. Proc. Suppl., v. 151 pp. 143, 2006.

[89] K. Werner, F.-M. Liu, and T. Pierog, Phys. Rev. C74, 044902, 2006.

[90] J. Engel, T. K. Gaisser, T. Stanev, and P. Lipari, Phys. Rev. D46, pp. 50131,15025, 1992.

[91] R. S. Fletcher, T. K. Gaisser, P. Lipari, and T. Stanev, Phys. Rev. D50, pp. 57101,15731, 1994.

[92] E.-J. Ahn, R. Engel, Т. K. Gaisser, R Lipari, and T. Stanev, Phys. Rev. D 80, 094003, 2009.

[93] David d'Enterria, Ralph Engel, Tanguy Pierog, Sergey Ostapchenko, Klaus Werner. Constraints from the first LHC data on hadronic event generators for ultra-high energy cosmic-ray physics. arXiv:1101.5596v3 [astro-ph.HE]

[94] David d'Enterria, Ralph Engel, Tanguy Pierog, Sergey Ostapchenko, Klaus Werner. The strong interaction at the collider and cosmic-rays frontiers. arXiv:1106.2453vl [hep-ph]

[95] В.И. Гуренцов. Поглощение мюонов высокой энергии в стандартном грунте и океанской воде. Препринт ИЯИ АН СССР П-0380, 1984.

[96] В.И. Гуренцов. Расчет интенсивности и энергетических характеристик мюонов космических лучей в месте расположения сцинтилляционного телескопа БНО. Препринт ИЯИ АН СССР П-0379, 1984.

[97] Paolo Lipari and Todor Stanev. Muon propagation code. Private communication, 2000.

[98] Г.Х. Архестов, X.M. Бештоев, Препринт ИЯИ АН СССР П-507, М., 1986.

[99] Г.Х. Архестов, Х.М. Бештоев, Ядерная физика, т.47, вып.З, с.753, 1988.

[100] С.Н. Бозиев, А.В. Воеводский, А.Е. Чудаков, Препринт ИЯИ АН СССР П-0630, М, 1989.

[101] С.Н. Бозиев, А.В. Воеводский, А.Е. Чудаков, Письма в ЖЭТФ, т.50, вып.1, с.6, 1989.

[102] С. Forti et al., Phys. Rev. D, v.42, N 11, p.3668, 1990.

[103] A.E. Chudakov et al, Proc. 25th ICRC, Durban, v.6, p.177, 1997.

[104] C.3. Беленький. Лавинные процессы в космических лучах. Го-стехиздат, М-Л, 1948.

[105] А.Е. Chudakov et al. Fluctuations of the EAS lateral distribution function at the altitude 1700 m a.s.l. Proc. 16th ICRC, v.8, p.217, Kyoto (Japan), 1979.

[106] B.A. Тизенгаузен. Пространственное распределение электронно-фотонной компоненты ШАЛ в диапазоне Ne (105 — 107) на высоте 1700 м над уровнем моря. Дисс. к.ф.м.н., ИЯИ АН СССР, Москва, 1979.

[107] А.С. Лидванский. Многоствольность широких атмосферных ливней космических лучей и сечение генерации струй с большими поперечными импульсами в адрон-адронных взаимодействиях. Дисс. к.ф.м.н., ИЯИ АН СССР, Москва, 1984.

[108] М. Aglietta et al. (The EAS-TOP Collaboration). The EAS size spectrum and the cosmic ray energy spectrum in the region 1015 — 1016 eV. Astroparticle Physics, 10, 1-9, 1999.

[109] В.В. Вашкевич и др., ЯФ, т.47, в.4, с.1054, 1988.

[110] В. D'Ettore Piazzoli, G. Di Sciascio, Astroparticle Phys., v.2, p.199, 1994.

[111] V.B. Petkov, "The Andyrchy-BUST experiment: primary spectrum and composition around the knee 31st International Cosmic Ray Conference. Invited, Rapporteur and Highlight Papers, p. 127, Lodz, 2010. arXiv:0911.5679vl [astro-ph.HE], 2009.

[112] V.B. Petkov and J. Szabelski, "Study of the primary spectrum and composition around the knee at the Andyrchy-BUST experiment Astrophys. Space Sci. Trans., 7, 111-114, 2011.

[113] P.C. Fragile et al., Astropart. Phys., v. 20, p.591, 2004.

[114] B.L. Dingus et al., Proc. 25th ICRC (Durban), v. 3, p. 29, 1997.

[115] K.A. Постнов, УФН, т. 169, с. 545, 1999.

[116] R.W. Klebesadel, I.B. Strong, R.A. Olson, Astrophys. J. Lett., v. 182, L85, 1973.

[117] G.S. Bisnovatyi-Kogan, astro-ph/0401369, 2004.

[118] Tsvi Piran, arXiv:astro-ph/0405503, 2004.

[119] Г.С. Бисноватый-Коган, Физика элементарных частиц и атомного ядра, т. 37, с. 1236, 2006.

[120] Maxim Lyutikov, arXiv:0911.0349v2 [astro-ph.HE], 2009.

121 122

123

124

125

126 127

128 129

130

131

132

133

P.C. Fragile et al., Astropart. Phys., v. 20, c. 591, 2004.

K. Hurley et al., Nature, v. 372, p. 652, 1994.

B.L. Dingus et al., Proc. 25th ICRC (Durban), v. 3, p. 29, 1997.

J. Granot, arXiv: 1003.2452vl [astro-ph.HE], 2010.

P. Meszaros, Rept.Prog.Phys., v. 69, p. 2259, 2006.

R. Atkins et al., Astrophys. J., v. 583, p. 824, 2003.

M.H. Salamon and F.W. Stecker, Astrophys. J., v. 493, p. 547,

1998.

M. Aglietta et al., Astrophys. J., v. 469, p. 305, 1996.

M. Aglietta et al., Astron. Astrophys. (Suppl. Ser.), v. 138, p. 595,

1999.

Aielli et al., ApJ, v. 699, p. 1281, 2009.

A.B. Воеводский, В.В. Петков и др., Известия РАН, сер.физ., т. 63, с. 612, 1999.

S. Vernetto, Astroparticle Physics, v. 13, p. 75, 2000.

Wolfgang Bietenholz, "Cosmic rays and the search for a Lorentz Invariance Violation", Physics Reports, v. 505, p. 145, 2011.

[134] A. Franceschini et al., "The extragalactic optical-infrared background radiation, its time evolution and the cosmic photonphoton opacity", Astronomy and Astrophysics, v. 487, p. 837, 2008.

[135] J. Alvarez-Muniz and F. Halzen, Astrophys. J., v. 521, p. 928, 1999.

[136] Д.В. Смирнов и др., Известия РАН, сер.физ., т. 69, с. 413, 2005.

[137] Д.В. Смирнов. "Поиск гамма-всплесков высокой энергии на установках Андырчи и БПСТ БНО ИЯИ РАН". Дисс. к.ф.м.н., Москва, ИЯИ РАН, 2005.

[138] В.Б. Петков и др., "Экспериментальный поиск всплесков гамма-излучения от испаряющихся первичных черных дыр", ЖЭТФ, т. 137, с. 460, 2010.

[139] M. Aglietta et al., Proc. 23d ICRC (Calgary), v. 1, p. 61, 1993.

[140] П.Ю. Минаев и др., Письма в АЖ, т. 36, с. 744, 2010.

[141] М. Ackermann et al., arXiv:1005.2141vl [astro-ph.HE], 2010.

[142] S.D. Barthelmy, http://gcn.gsfc.nasa.gov/gcn/

[143] C.H. Карпов и др., Известия РАН, сер. физ., т. 69, с. 800, 2005.

[144] В. Zhang, P. Meszaros, Int. J. Mod. Phys. A19, pp. 2385-2472, 2004.

[145] E. Bugaev and P. Klimai, Phys. Rev. D, 78, 063515, 2008.

[146] П.А. Климай. "Ограничения на концентрацию первичных черных дыр и их космологические следствия". Дисс. к.ф.м.н., Москва, ИЯИ РАН, 2010.

[147] S. W. Hawking, Nature 248, 30, 1974.

[148] S. Hawking, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 152, 75 (1971).

[149] B.J. Carr, Lect. Notes Phys., 631, 301, 2003.

[150] J.R. Chisholm, Phys. Rev. D, 73, 083504, 2006.

[151] E. Bugaev, P. Klimai, V. Petkov, "Photon spectra from final stages of a primordial black hole evaporation in different theoretical modelsProc. 30th IGRG (Merida, Mexico, 2007.), Vol. 3, p. 1123, 2008. Также в arXiv:0706.3778vl [astro-ph], 2007.

[152] J.H. MacGibbon and B.R. Webber, Phys. Rev. D, 41, 3052, 1990.

[153] E.T. Linton et al., JCAP, 0601, 013, 2006.

[154] D.E. Alexandreas et al., Phys. Rev. Lett., 71, 2524, 1993.

[155] B.Funk et al., Proc. 24th International Cosmic Ray Conference, Rome (Italy), v.2, 104, 1995.

[156] M.Amenomori et al., Proc. 24th International Cosmic Ray Conference, Rome (Italy), v.2, 112, 1995.

[157] R. G. Daghigh and J. I. Kapusta, Phys. Rev. D 65, 064028, 2002.

[158] A. F. Heckler, Phys. Rev. Lett. 78, 3430, 1997.

[159] В. Б. Петков и др., Кинематика и физика небесных тел 4, 234, 2003.

[160] С. Е. Fichtel et al., Astrophys. J. 434, 557, 1994.

M. Schroedter et al., Astropart. Phys. 31, 102, 2009. R. Hagedorn, Nuovo Cim. Suppl. 3, 147, 1965.