Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
mu-exp1
Содержание
- 1. mu-exp1
- 2. Measurement Techniques of Air Showersядерно-электромагнитный каскад – широкий атмосферный ливень
- 3. Энергетический спектр первичных космических лучей в области > 1015 эВ по данным ШАЛ
- 4. Энергетический спектр атмосферных мюонов, измеренный в
- 5. Дифференциальный спектр мюонов космических лучей, измеренный в области менее 1 ТэВ
- 6. Возможные физические причины выполаживания спектра мюонов
- 7. магнитный спектрометр (измерение импульса мюона по
- 8. Слайд 8
- 9. Side and top views of MUTRON
- 10. A three-dimensional view of MUTRON
- 11. Слайд 11
- 12. Frejus proton decay detector, France (under the
- 13. The MACRO (Monopole, Astrophysics and Cosmic Ray
- 14. The Large Volume Detector (LVD), located
- 15. Muon DIR from underground data for shallow (left) and intermediate (right) depths.
- 16. Muon DIR from the underwater/ice experiments.
- 17. Muon DIR from underground data.
- 18. Слайд 18
- 19. основан на измерении числа и энергий каскадов
- 20. И.С. Алексеев, Г.Т. Зацепин. μ-мезоны высокой энергии.
- 21. Развитие метода парметра в СССРПервые расчетно-теоретические работы:
- 22. Расчетные работы: M.K. Moe. Nuovo Cim.
- 23. Первая экспериментальная оценка энергии мюонов на больших
- 24. Одно из первых применений крупного ускорительного детекторадля
- 25. Прохождение одиночного мюона через БАРС
- 26. Слайд 26
- 27. Слайд 27
- 28. www.scientific.ru (SAGE)danila85.livejournal.comБаксанский подземный сцинтилляционный телескоп
- 29. danila85.livejournal.com3150 детекторов 707030 см3 (жидкий сцинтиллятор)
- 30. 1983-1995 и 2003-2004 гг. (восстановлен амплитудный анализ),
- 31. Вклад различных величин относительных переданных энергий = /E в потери энергии мюоном в железе
- 32. Распределения энергий мюонов, дающих вклад в события
- 33. Прохождение высокоэнергичного мюона через БПСТ (моделирование на основе Geant4)
- 34. Показаны горизонтальные плоскости телескопа, сработавшие сцинтилляционные детекторы
- 35. Отбор событий по E1 соответствует калориметрическому методу,
- 36. Параметр E2Сдвиг по E2 практически пропорционален сдвигу
- 37. Параметр K2моделированное событие 9834-9882 один ядерный
- 38. Параметр E1Эффективность отбора моделированных событий в зависимости
- 39. Примеры моделированных событий с кратными взаимодействиямиПоказаны
- 40. Примеры экспериментальных событий с кратными взаимодействиями
- 41. Примеры моделированных событий с группами мюонов вблизи
- 42. Алгоритм обработки событийпоиск “компактных пятен” сработавших логарифмических
- 43. Статистический анализ экспериментальных данных
- 44. Экспериментальные события, генерированные мюонами сверхвысоких энергий (“ненадежная” информация и в стволе ШАЛ)
- 45. Визуальный анализ экспериментальных событийтри проекции: вид
- 46. Distributions of events with multiple interactions in
- 47. Расчетные спектры мюонов:обычный спектр мюонов от -,
- 48. Differential muon energy spectra for vertical direction (4 models)
- 49. Сравнение экспериментальных данных с расчетами. Интегральные распределения
- 50. Energy distributions of muons giving contribution to
- 51. Зависимость энергий мюонов E от энерговыделения E2
- 52. Дифференциальный энергетический спектр мюонов по данным БПСТ (кратные взаимодействия)
- 53. Дифференциальные спектры мюонов на уровне моря для вертикального направления по данным различных экспериментов
- 54. Экспериментальные события, генерированные мюонами сверхвысоких энергий в БПСТ
- 55. IceCube (установка)
- 56. IceCube (предварительные результаты)
- 57. 100 ТэВ-ный мюон дает примерно в 100
- 58. M.Ambrosio et al. The MONOLITH Project.1999 LNGS-LOI
- 59. Эксперимент “Памир-Чакалтая”Рентгеноэмульсионные камеры (РЭК) в эксперименте “Памир”
- 60. Слайд 60
- 61. Рис. 1. Схематичное изображение различных вариантов рождения мюонов
- 62. Рис. 2. Распределение по прицельному параметру мюонов. Черными
- 63. V. Naumov, Cosmic rays and neutrino, 2005
- 64. Области доминирования различных процессов взаимодействия мюонов в
- 65. Слайд 65
- 66. Скачать презентанцию
Measurement Techniques of Air Showersядерно-электромагнитный каскад – широкий атмосферный ливень
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Measurement Techniques of Air Showers
ядерно-электромагнитный каскад –
широкий атмосферный ливень
Слайд 4Энергетический спектр атмосферных мюонов,
измеренный в области > 10 ТэВ
Исследования
атмосферных мюонов: - энергетический спектр и массовый состав
первичных космических лучей; - адронные взаимодействия; - нейтринная астрофизикаинклюзивный спектр
одиночных мюонов
мюоны в составе ШАЛ
Слайд 6Возможные физические причины
выполаживания спектра мюонов высоких энергий:
prompt (мюоны “быстрой
генерации”, или “прямые”) – дополнительный поток мюонов, связанный с распадами
чармированных (например, c-гиперонов, D-мезонов) и других короткоживущих частиц, образующихся в результате взаимодействия первичных частиц космических лучей с ядрами атомов атмосферы;появление избытка мюонов сверхвысоких энергий (VHE) вследствие включения новых физических процессов при ПэВ-ных энергиях, которые соответствуют “излому” в спектре космических лучей
возможные методические причины уположения спектра мюонов высоких энергий – неопределенности при переходе от измеряемых величин к энергиям (спектру) мюонов
Слайд 7магнитный спектрометр (измерение импульса мюона по отклонению траектории в магнитном
поле) – MUTRON (m.d.m. ~ 22 ТэВ/c), проблемы: необходимо сильное
магнитное поле и одновременное увеличение светосилы, электромагнитное сопровождение осложняет реконструкцию событий с ростом энергии мюонакривая поглощения (измерение интенсивности потока мюонов на различных глубинах) – БПСТ, Frejus, KGF, LVD, MACRO, предел достижимых энергий ~ 100 ТэВ обусловлен фоновым потоком малоэнергичных мюонов, образующихся в результате взаимодействий нейтрино в окружающем грунте;
калориметр (измерение спектра каскадов с энергией ~ E , вызванных, в основном, тормозным излучением мюонов) – АСД, БПСТ, РЭК МГУ ( 30-50 ТэВ), ограничение – необходима значительная масса мишени из-за малой вероятности рождения тормозного -кванта с энергией, сравнимой с энергией мюона, перспектива – использование гигантских нейтринных телескопов
Методы исследования энергетического спектра мюонов
в области E > 10 ТэВ
Слайд 12Frejus proton decay detector, France (under the Alps).
The iron stack
consists of iron bars interspersed with geiger tubes.
Слайд 13The MACRO (Monopole, Astrophysics and Cosmic Ray Observatory) detector in
the experimental hall B of the Gran Sasso Laboratory.
The detector
(76.9×12.3×9.9 m3) consists of six supermodules of 12×12×5 m3 each. Each supermodule is made of ten horizontal planes of limited streamer tubes interleaved with passive materials.
Слайд 14The Large Volume Detector (LVD), located in the hall A
of the LNGS (length - 22.7 m, width - 13.2
m, height - 10 m, rock depth – 3100 m w.e.)LVD consists of an array of 840 scintillator counters, interleaved by streamer tubes. The basic element is the liquid scintillation counter of dimensions 1.5x1.0x1.0 m3. Three photomultiplier tubes on the top of each counter watch the scintillating liquid. 8 scintillation counters are assembled in independent modules: 35 of such modules, tightly arranged in five columns, constitute one tower. The LVD detector is furtherly equipped with a tracking system which consists of L-shaped detectors for each 8-counters module. Every element contains two staggered layers of 6.3 m long limited streamer tubes.
Слайд 19основан на измерении числа и энергий каскадов ( E),
образующихся главным образом за счет прямого рождения электрон-позитронных пар мюоном
Метод
парметраОсновные требования: чувствительность к передачам энергии ~ 102 Eμ;
толщина мишени для измерения энергии индивидуальных мюонов должна
быть не менее сотен радиационных единиц.
Для полномасштабной реализации метода необходимы массивные
установки (сотни – тысячи тонн) с достаточно высокой степенью грануляции
(десятки – сотни слоев).
относительная погрешность измерения энергии
Слайд 20И.С. Алексеев, Г.Т. Зацепин. μ-мезоны высокой энергии. Труды Международной конференции
по космическим лучам (1959). Т. 1: Ядерные взаимодействия при энергиях
1011 – 1014 эВ. Москва, 1960, Изд. АН СССР, стр. 326-329.Парметр: идея метода
Слайд 21Развитие метода парметра в СССР
Первые расчетно-теоретические работы:
Э.В.Гедалин. ЖЭТФ,
43 (1962) 1697
О.В.Веденеев, В.А.Дмитриев, Г.Б.Христиансен. ЖЭТФ, 44 (1963)
556А.Д.Ерлыкин. Препринт ФИАН СССР № 67. 1967
Первые попытки экспериментальной реализации:
Искровые калориметры:
M.F. Bibilashvili et al. Phys. Lett. 17 (1965) 175
Подземные детекторы установки ШАЛ МГУ:
Н.П. Ильина, Б.А. Хренов, З.В. Ярочкина. ЯФ 18 (1973) 854
Проект парметра в эксперименте АНИ (на г. Арагац)
В.А.Астафьев и др. Изв. АН Арм. ССР, Физика, 15 (1980) 345
Активно обсуждалась также возможность применения метода в DUMAND:
В.С. Березинский, Г.Т. Зацепин. УФН 122 (1977) 3
V.V. Borog et al., Proc. 15th ICRC, Plovdiv, 1977, v. 6, p. 289
Количественная теория парметра:
R.P. Kokoulin, A.A. Petrukhin. NIM A, 263 (1988) 468
Р.П. Кокоулин, А.А. Петрухин. ЭЧАЯ, 21 (1990) 774
Слайд 22Расчетные работы:
M.K. Moe. Nuovo Cim. B, 66 (1970)
90 (при поддержке Ф. Райнеса)
T. Wada, T. Kitamura.
Progr. Theor. Phys. 41 (1969) 1587 (по инициативе С. Мияке)Эти работы стали основой создания прототипа парметра в комплексе МЮТРОН:
T. Kitamura et al. Proc. 13th ICRC, Denver, 1973, v. 4, p. 2974
T. Kitamura et al. Proc. 14th ICRC, Munich, 1975, v. 6, p. 2145
Здесь родилось современное название метода:
pair meter пар-метр парметр
Зарубежные работы по методу парметра
Эксперименты с прототипом парметра МЮТРОН:
I. Nakamura et al. Proc. 16th ICRC, Kyoto, 1979, v. 10, p. 19
Слайд 23Первая экспериментальная оценка энергии мюонов на больших глубинах:
C.
Castagnoli et al. Astropart. Phys. 6 (1997) 187
Параметры спектра мюонов
(средняя энергия и показатель наклона) оценивались из распределения событий по числу и мощности вторичных каскадов.NUSEX
136 слоев по 1 см стали, стримерные трубки
Слайд 24Одно из первых применений крупного ускорительного детектора
для эксперимента в космических
лучах:
S.V.Belikov et al. Preprint IHEP 96-65 (1996)
V.B.Anikeev et al. Proc. 27th ICRC, Hamburg, 2001, v. 3, p. 958Опробованы всевозможные варианты методики парметра, оценены параметры
спектра мюонов космических лучей.
288 слоев жидкоаргоновых
ионизационных камер
Большой жидкоаргоновый спектрометр БАРС
Слайд 25Прохождение
одиночного мюона
через БАРС
без взаимодействия.
Прохождение мюона через БАРС
с неупругим взаимодействием (слева) и двумя электромагнитными каскадами (справа).
Слайд 28www.scientific.ru (SAGE)
danila85.livejournal.com
Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп
Слайд 29danila85.livejournal.com
3150 детекторов 707030 см3
(жидкий сцинтиллятор)
порог срабатывания – 12.5
МэВ (“да-нет”), измерение энерговыделений – 0.5-600 ГэВ, относительная погрешность –
10%V.B. Petkov, 2004
Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп
Слайд 301983-1995 и 2003-2004 гг. (восстановлен амплитудный анализ), статистический анализ
интервалы надежной информации “живое” время 3.3108 с (> 10
лет); предварительный отбор – суммарное энерговыделение в горизонтальных плоскостях телескопа 10 ГэВ – около 2 млн. событий,Экспериментальные данные БПСТ
Слайд 31
Вклад различных величин относительных переданных энергий
= /E в
потери энергии мюоном в железе
Слайд 32Распределения энергий мюонов, дающих вклад в события с фиксированной величиной
порядковых статистик n: а) толстая мишень – слой грунта 1000
рад. ед. и обычный спектр мюонов ~ E2.7, б) тонкая мишень – слой грунта 30 рад. ед. и спектр мюонов ~ E1.7.
Слайд 34Показаны горизонтальные плоскости телескопа, сработавшие сцинтилляционные детекторы (“да-нет”) отмечены серым
цветом, а энерговыделения в детекторах – градациями цвета
Слева: примеры экспериментального
и моделированного событий
Справа: продольный профиль энерговыделений
Калориметрический метод оценки энергии мюонов (БПСТ)
E1 ~ 0.11, 1 ~ 0.5 E, k ~ 20
Слайд 35Отбор событий по E1 соответствует калориметрическому методу, а по E2
– методу кратных взаимодействий оценки характеристик энергетического спектра мюонов.
Слева: примеры
экспериментального и моделированного событий.
Справа: продольный профиль энерговыделений (E1 – энерговыделение в первом по величине максимуме, E2 – во втором “горбе”, K2 – глубина “провала”).
Метод двукратных взаимодействий
E2 ~ 0.12, 2 ~ 0.01E, k ~ 1000
Слайд 36Параметр E2
Сдвиг по E2 практически пропорционален сдвигу по энергии мюонов
Распределения
по энергиям мюонов, дающих вклад в события с разными E2
(при фиксированных параметрах E1 и K2).
Слайд 37Параметр K2
моделированное событие 9834-9882
один ядерный каскад
E = 1.2
ТэВ, K2 = 1.1
моделированное событие 9843-42666
два электромагнитных каскада
E = 100 ТэВ, K2 = 27.5 увеличение минимального значения K2 позволяет подавить вклад ядерных каскадов, которые могут имитировать кратные взаимодействия
Слайд 38Параметр E1
Эффективность отбора моделированных событий в зависимости от энергии мюона
при заданных параметрах кратных взаимодействий E2 и K2 для разных
E1 5, 20 и 40 ГэВ.повышение порога по E1 дает возможность на порядок снизить вклад мюонов с энергиями несколько ТэВ, сохранив при этом значительную часть статистики для высокоэнергичных частиц (~ 100 ТэВ)
Слайд 39Примеры моделированных событий
с кратными взаимодействиями
Показаны разные варианты расположения 1-го
(E1) и 2-го (E2) максимумов профиля энерговыделений в горизонтальных плоскостях
телескопа.
Слайд 41Примеры моделированных событий с группами мюонов вблизи оси ШАЛ, проходящих
через БПСТ
отбор событий с большими группами – Nдет
70, с каскадами – Emax 20 ГэВ
Слайд 42Алгоритм обработки событий
поиск “компактных пятен” сработавших логарифмических преобразователей и/или импульсных
каналов (“да-нет”), т.е. областей, где сработавшие детекторы касаются друг друга
хотя бы углами;проведение траектории мюона через центры тяжести (геометрические центры) компактных пятен;
анализ профиля энерговыделений и вычисление параметров кратных взаимодействий E1, E2, K2;
программный и визуальный отбор событий-кандидатов (исключение “ложных” треков и мюонов, ушедших за пределы телескопа, корректная обработка “краевых” событий и групп мюонов).
Слайд 44Экспериментальные события, генерированные мюонами сверхвысоких энергий (“ненадежная” информация и
в стволе ШАЛ)
Слайд 45Визуальный анализ экспериментальных событий
три проекции: вид
слева, сверху, спереди,
цвет
– номер плоскости
вертикальные плоскости (1-4)
в развернутом виде
Слайд 46Distributions of events with multiple interactions in the arrival direction
(left - zenith angle, right – azimuth angle)
Слайд 47Расчетные спектры мюонов:
обычный спектр мюонов от -, K-распадов в атмосфере;
обычный
спектр мюонов с добавлением потока мюонов от распадов чармированных частиц
– “prompt” (R = 103);то же с параметром R = 3×103;
обычный спектр мюонов с дополнительным вкладом VHE мюонов;
T.K. Gaisser, 1990
[см-2 с-1 ср-1 ГэВ-1]
Слайд 49Сравнение экспериментальных данных с расчетами. Интегральные распределения по E2 событий
с кратными взаимодействиями для различных предположений о виде спектра мюонов
и трех вариантов критериев отбора
Слайд 50Energy distributions of muons giving contribution to events with different
threshold values E2 for 4 models of muon energy spectrum
Слайд 53Дифференциальные спектры мюонов на уровне моря для вертикального направления по
данным различных экспериментов
Слайд 57100 ТэВ-ный мюон дает примерно в 100 раз больше света,
чем мюон умеренной энергии!
Проблемы: большие флуктуации, мюоны сопровождения,
редкая “решетка”, свойства среды (неоднородность) и т.п.Тем не менее, реализация метода парметра представляется возможной.
Пример высокоэнергичного события в установке IceCube
R.P. Kokoulin et al. 24th ICRC, Rome, 1995, v.1, p. 746
Нейтринные КМ^3 телескопы (IceCube и др.)
http://icecube.wisc.edu
Слайд 58M.Ambrosio et al. The MONOLITH Project.
1999 LNGS-LOI 20/99, CERN/SPSC 99-24
Первоначальный
вариант установки:
~ 500 рад. ед., ~ 100 слоев,
~
20-30 тыс. тонн сталиПроект не был принят. Однако
рассматривается возможность
создания подобной установки
в Индии.
Проект MONOLITH
Слайд 61Рис. 1. Схематичное изображение различных вариантов рождения мюонов (вид вдоль оси
пучка). Серый круг — вакуумная труба, синие окружности — первые несколько слоев
вершинного детектора, регистрирующего место прохождения частиц (показаны красными точками). Красный кружок в центре — место столкновение протонов, зеленые дуги — родившиеся мюоны, серые линии — остальные частицы. a) типичная картина рождения мюонов при распаде короткоживущих частиц, например, Z-бозона. b) рождение мюонов в распадах B-мезонов, которые успевают отлететь от оси на несколько миллиметров. c) типичный вид аномальных событий, зарегистрированных детектором CDF (Tevatron). Некоторые из мюонов рождаются снаружи вакуумной трубы, поэтому их не регистрируют самые внутренние слои детектора. Часто мюоны рождаются сразу по несколько штук с каждой стороны.elementy.ru
T. Aaltonen et al., 2008
Слайд 62Рис. 2. Распределение по прицельному параметру мюонов. Черными точками показаны аномальные
события, красной гистограммой — обычные события, вызванные рождением и распадом известных
частиц.Рис. 3. Типичный каскадный распад новых частиц в суперсимметричных теориях. Заметьте, что в ходе распада испускается положительный и отрицательный лептон l+ и l–. Более длинные цепочки могли бы в принципе породить многомюонные события.
elementy.ru
T. Aaltonen et al., 2008
Слайд 64
Области доминирования различных процессов взаимодействия мюонов в железе.
Сплошные кривые
отвечают 50% вкладу соответствующего процесса в суммарное дифференциальное сечение
