17/07/2020

Исследован процесс изучения широких атмосферных ливней с помощью мюонных счетчиков обсерватории TAIGA

182

​В своей дипломной работе выпускница Физического факультета НГУ Любовь Ветошкина исследовала процесс изучения широких атмосферных ливней с помощью мюонных счетчиков обсерватории TAIGA. Ученые Института ядерной физики СО РАН и НГУ, в составе которых работает магистрантка, занимаются разработкой и производством детекторов заряженной компоненты, а также моделированием и обработкой данных обсерватории. 

Tunka Advanced Instrument for cosmic rays and Gamma Astronomy (TAIGA) — это гамма-обсерватория в 50 километрах от озера Байкал. Занимается обсерватория изучением вторичных космических лучей, то есть частиц, возникающих при взаимодействии первичных космических лучей (протонов, фотонов, электронов) с Земной атмосферой. Рождаются вторичные частицы каскадами, так называемыми широкими атмосферными ливнями (ШАЛ). Широкий атмосферный ливень включает в себя как сами частицы — заряженную компоненту — так и свет, и радиоизлучение. 

Цель дипломной работы выпускницы НГУ — разработать программу для реконструкции направления ливня и проанализировать энергетические данные. 

— Установка Tunka-Grande уже давно (с 2017 года) ведет набор данных, анализ которых не проводился. Поэтому новизна в этом смысле есть. К тому же мы ведем анализ независимо от ученых Иркутского Государственного Университета, у которых есть большой опыт анализа данных с установок, регистрирующих широкие атмосферные ливни. Все методики анализа разрабатываем сами. Например, результаты по угловому разрешению мы получили для установки только в этом году. Но не сказать, что это логическое продолжение исследований, тоже нельзя. Это работа в рамках главной идеи эксперимента — комплексный подход в регистрации ливней, то есть регистрации и анализа сразу нескольких компонент ШАЛ, — отметила Любовь Ветошкина. ​

Сейчас становится актуальной задача обработки получаемых с помощью установок данных. В обсерватории уже развернут массив детекторов заряженных частиц Tunka-Grande, и в коллаборации с нашими учеными разворачивается массив TAIGA-Muon. Есть в обсерватории и установки для регистрации других компонентов ливней. Такой гибридный подход позволяет увеличить точность измерения параметров ливня, увеличить диапазон регистрируемых энергий. 

— За этот год удалось разработать программу для реконструкции направления прихода ливня, то есть по факту направления прихода первичной частицы, проверить его на моделированных методом Toy Monte-Carlo данных. Далее метод реконструкции мы применили к набору реальных данных и при проведении совместного анализа с установкой для регистрации Черенковского света TAIGA-HiSCORE нашли угловое разрешение установки. Сейчас я занимаюсь анализом энергетических данных. Пока мы еще в самом начале пути восстановления энергии ливня, то есть энергии первичной частицы, вызвавшей ШАЛ. Предстоит немало работы, потому что есть много технических моментов, которые необходимо учитывать: калибровка детекторов, наличие систематических погрешностей, шумовые сигналы и тому подобное. Все это при большой статистике, к которой эксперимент и стремится, сильно влияет на качество и достоверность результатов, — добавила выпускница. 

Обсерватория сейчас активно работает над поиском точечных источников высокоэнергетического гамма-излучения в космосе. Но изучение ШАЛ нужно также для исследования энергетического спектра космических лучей. Это позволит узнать, как устроена вселенная, какие процессы в ней протекают, проверить космологические и астрофизические теории, осуществить поиск частиц темной материи. Кроме того, по составу частиц ШАЛ можно проверить, верны ли разработанные в физике высоких энергий теории взаимодействия частиц. 

Фото: Original uploader was Dinoj at en.wikipedia 

Источники

Выпускница НГУ исследовала процесс изучения широких атмосферных ливней с помощью мюонных счетчиков обсерватории TAIGA
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 17/07/2020

Похожие новости