Solnechno-Zemnaya FizikaSolnechno-Zemnaya FizikaСолнечно-земная физика2712-96401668110.12737/szf-34201710Результаты исследованийResults of current researchРезультаты исследованийDistribution of temperature coefficient density for muons in the atmosphereРаспределение плотности температурных коэффициентов для мюонов в атмосфереКузьменкоВасилий СергеевичKuzmenkoVasiliy Sergeevichmp3.87@mail.ruЯнчуковскийВалерий ЛеонидовичYanchukovskyValery Leonidovichvjanch@gs.nsc.ru
доктор физико-математических наук;
doctor of physical and mathematical sciences;
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАННовосибирскРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RASNovosibirskRussian FederationИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАННовосибирскРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RASNovosibirskRussian Federation34104116https://zh-szf.ru/en/nauka/article/16681/view
К настоящему времени построено несколько десятков новых мюонных детекторов. При исследовании вариаций интенсивности космических лучей с помощью этих детекторов, расположенных в глубине атмосферы, необходимо, с учетом их конкретной геометрии, провести расчеты всех характеристик, в том числе распределения плотности температурных коэффициентов для мюонов в атмосфере. С этой целью выполнены расчеты плотности температурных коэффициентов интенсивности мюонов в атмосфере при различных зенитных углах регистрации на уровне моря и на различных глубинах под землей для разных значений пробегов поглощения первичных протонов и пионов в атмосфере.
To date, several dozens of new muon detectors have been built. When studying variations in cosmic-ray intensity with these detectors, located deep in the atmosphere, it is necessary to calculate all characteristics, including the distribution of temperature coefficient density for muons in the atmosphere, taking into account their specific geometry. For this purpose, we calculate the density of temperature coefficients of muon intensity in the atmosphere at various zenith angles of detection at sea level and at various depths underground for different absorption ranges of primary protons and pions in the atmosphere.
ВВЕДЕНИЕПри использовании данных мюонных телескопов в анализе вариаций космических лучей следует учитывать вклад атмосферных эффектов, в основном барометрического и температурного. Если барометрический эффект интенсивности мюонов оценивается достаточно просто, поскольку определяется одним параметром — давлением на уровне наблюдения, то с температурным эффектом все не так однозначно. Температурный эффект мюонов определяется несколькими параметрами, характеризующими состояние атмосферы от слоя генерации до уровня регистрации мюонов. Эмпирический метод определения температурного эффекта [Duperier, 1949] предполагает обычно использование двух параметров (например, высоты и температуры слоя генерации мюонов), которые находятся из корреляции с наблюдаемой интенсивностью. Данный метод отличается простотой и свободен от возможных ошибок теоретических расчетов коэффициентов. Однако эмпирический метод не учитывает распределение масс, полностью и однозначно контролируемое температурным разрезом от уровня наблюдения до границы атмосферы. Интегральный метод учета температурного эффекта [Дорман, 1957] предусматривает использование полного температурного разреза атмосферы и свободен от указанных недостатков. Для реализации интегрального метода необходимы регулярные данные аэрологического зондирования и распределение плотности температурных коэффициентов для мюонов в атмосфере. Цель данной работы — найти функцию распределения плотности температурных коэффициентов W(h) для мюонного телескопа станции космических лучей «Новосибирск» и подземного комплекса мюонных детекторов в Якутске, расположенных на глубине 0, 7, 20 и 40 м водного эквивалента (в. э.).
Волкова Л.В. Температурный эффект интегрального потока мюонов космических лучей при высоких энергиях // Известия РАН. Серия физическая. 2013. Т. 77, № 11. С. 1584-1586.Berkova M., Belov A., Eroshenko E., Yanke V. Temperature effect of the muon component of cosmic ray and practical possibilities its accounting. Proc. of the 21st ECRC. 2008, pp. 123-126.Дмитриева А.Н., Кокоулин Р.П., Петрухин А.А., Тимашов Д.А. Температурные коэффициенты для мюонов под различными зенитными углами // Известия РАН. Серия физическая. 2009. Т. 73, № 3. С. 371-374.Dmitrieva A.N., Kokoulin R.P., Petrukhin A.A., Timashev D.A. Temperature coefficients for muons under different zenith angles. Izvestiya RAN. Ser. Fizicheskaya [Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics]. 2009, vol. 73, no. 3, pp. 371-374. (In Russian).Дорман Л.И. Вариации космических лучей. М.: Гостехиздат, 1957. 285 с.Dorman L.I. Variatsii kosmicheskikh luchei [Variations of Cosmic Rays]. Moscow, Gostechizdat Publ., 1957, 285 p. (In Russian).Дорман Л.И., Фейнберг Е.Л. Вариации космических лучей // УФН. 1956. Вып. 59. С. 189-228.Dorman L.I., Feinberg E.L. Variations of cosmic rays. Uspekhi fizicheskikh nauk [Soviet Physics-Uspekhi (Advances in Physical Sciences)]. 1956, iss. 59, pp. 189-228. (In Russian).Дорман Л.И., Янке В.Г. К теории метеорологических эффектов космических лучей // Известия АН СССР. Серия физическая. 1971. Т. 35, № 12. С. 2556-2570.Dorman L.I., Yanke V.G. On theory of meteorological effects of cosmic rays. Izvestiya AN. Ser. Fizicheskaya. [Bulletin of the Academy of Sciences of USSR. Physics]. 1971. vol. 35, no. 12, pp. 2556-2570. (In Russian).Карелин А.В., Адриани О., Барьарино Дж., Базилевская Г.А. и др. Измерения потоков протонов и ядер гелия высоких энергий // Известия РАН. Серия физическая. 2011. Т. 75, № 3. С. 356-359.Duperier A. The meson intensity at the surface of the Earth and the temperature at the production level. Proc. Phys. Soc. 1949, vol. 62A, no. 11, pp. 684.Кочанов А.А. Спектры и зенитно-угловые распределения мюонов высоких энергий как решение задачи о прохождении космических лучей через атмосферу Земли: дис. ... канд. физ.-мат. наук. Иркутск: ИГУ, 2008. 99 с.Karelin A.V., Adriani O., Bar’arino Dzh., Bazilevskaya G.A., et al. Measurements of the fluxes of protons and high-energy helium nuclei. Izvestiya RAN. Ser. Fizicheskaya [Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics]. 2011, vol. 75, no. 3, pp. 356-359. (In Russian).Кузьмин А.И. Вариации космических лучей высоких энергий. М.: Наука, 1964. 125 с.Khayakava S. Fizika kosmicheskikh luchei. Chast’ 1: Yaderno-fizicheskii aspekt. [Cosmic Ray Physics. Pt. 1: The Nuclear Physics Aspect]. Moscow, Mir Publ., 1973, 701 p. (In Russian). English edition: Cosmic Ray Physics: Nuclear and Astrophysical Aspects. Wiley-Interscience, 1969, 774 p.Мурзин В.С. Астрофизика космических лучей. М.: Университетская книга; Логос, 2007. 486 с.Kochanov A.A. Spektry i zenitno-uglovye raspredeleniya muonov vysokikh energii kak reshenie zadachi o prokhozhdenii kosmicheskikh luchei cherez atmosferu Zemli: dissertatsiya na soiskanie uchenoi stepeni kandidata fiziko-matenatichekikh nauk [Spectra and Zenith Angular Distributions of High-energy Muons as a Solution to the Problem of the Passage of Cosmic Rays through the Earth's Atmosphere: Cand. Sci. (Phys.&Math.) Diss.]. Irkutsk, IGU Publ., 2008, 99 p. (In Russian).Мурзин В.С., Сарычева Л.И. Космические лучи и их взаимодействие. М.: Атомиздат, 1968. 391 с.Kuz’min A.I. Variatsii kosmicheskikh luchei vysokikh energii [Variations of High Energy Cosmic Rays]. Moscow, Nauka Publ., 1964, 159 p. (In Russian).Сарычева Л.И. Физика высоких энергий и элементарные частицы: спецкурс. М.: МГУ, 2007а. 121 с.Murzin V.S. Astrofizika kosmicheskikh luchei [Astrophysics of Cosmic Rays]. Moscow, Logos Publ., 2007, 486 p. (In Russian).Сарычева Л.И. Физика фундаментальных взаимодействий: спецкурс. М.: МГУ, 2007б. 158 с.Murzin V.S., Sarycheva L.I. Kosmicheskie luchi i ikh vzaimodeystvie [Cosmic Rays and Their Interaction]. Moscow, Atomizdat Publ., 1968, 391 p. (In Russian).Хаякава С. Физика космических лучей. Ч. 1: Ядерно-физический аспект. М.: Мир, 1973. 701 с.Sarycheva L.I. Fizika vysokikh energii i elementarnye chastitsy: spetskurs [Physics of High Energies and Elementary Particles. Special Course]. Moscow, MGU Publ., 2007, 121 p. (In Russian).Berkova M., Belov A., Eroshenko E., Yanke V. Temperature effect of the muon component оf cosmic ray and practical possibilities its accounting // Proc. of the 21st ECRC. 2008. Р. 123-126.Sarycheva L.I. Fizika fundamentalnykh vzaimodeystvii: spetskurs. [Physics of Fundamental Interactions. Special Course]. Moscow, MGU Publ., 2007, 158 p. (In Russian).Duperier A. The meson intensity at the surface of the Earth and the temperature at the production level // Proc. Phys. Soc. 1949. Vol. 62A, N 11. P. 684.Volkova L.V. The temperature effect of the integral flux of cosmic-ray muons at high energies. Izvestiya RAN. Ser. Fizicheskaya. [Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics]. 2013, vol. 77, no. 11, pp. 1584-1586. (In Russian).