Novosibirsk, Russian Federation
Novosibirsk, Russian Federation
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.
cosmic rays, muons, temperature, atmosphere
ВВЕДЕНИЕ
При 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.).
1. 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.
2. 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).
3. Dorman L.I. Variatsii kosmicheskikh luchei [Variations of Cosmic Rays]. Moscow, Gostechizdat Publ., 1957, 285 p. (In Russian).
4. 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).
5. 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).
6. 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.
7. 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).
8. 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.
9. 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).
10. Kuz’min A.I. Variatsii kosmicheskikh luchei vysokikh energii [Variations of High Energy Cosmic Rays]. Moscow, Nauka Publ., 1964, 159 p. (In Russian).
11. Murzin V.S. Astrofizika kosmicheskikh luchei [Astrophysics of Cosmic Rays]. Moscow, Logos Publ., 2007, 486 p. (In Russian).
12. Murzin V.S., Sarycheva L.I. Kosmicheskie luchi i ikh vzaimodeystvie [Cosmic Rays and Their Interaction]. Moscow, Atomizdat Publ., 1968, 391 p. (In Russian).
13. 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).
14. Sarycheva L.I. Fizika fundamentalnykh vzaimodeystvii: spetskurs. [Physics of Fundamental Interactions. Special Course]. Moscow, MGU Publ., 2007, 158 p. (In Russian).
15. 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).
