К проблеме восстановления массового состава космических лучей сверхвысоких и ультравысоких энергий на основе данных о пространственном распределении заряженных частиц ШАЛ в различных диапазонах радиальных расстояний
УДК 53
Аннотация
Представлены результаты анализа данных моделирования порождаемых космическими лучами сверхвысоких и ультравысоких энергий широких атмосферных ливней (ШАЛ). Анализ выполнен в рамках развиваемого авторами скейлингового подхода к описанию функций пространственного распределения электронов и мюонов ШАЛ. Обсуждается метод восстановления массового состава космических лучей по данным существующих наземных гибридных экспериментов с учетом потенциала их планируемых расширений, а также установок следующего поколения, позволяющий минимизировать влияние неопределенности модели адрон-ядерных взаимодействий, аппаратурных и методических погрешностей на физические выводы относительно типа первичной частицы.
Показано, что использование масштабного параметра радиального распределения в качестве индикатора типа первичной частицы, а также наличие универсальной зависимости между масштабным параметром ФПР и (продольным) возрастом каскада открывают возможности для повышения точности восстановления массового состава как на ансамблевой, так и на пособытийной основе в рамках единого метода в широкой области первичных энергий.
Скачивания
Metrics
Литература
Sarazin F., Anchordoqui J.L. Beatty at al. What is the Nature and Origin of the Highrst-Energy Particles in the Universe? // Bulletin of the American Astronomical Society. 2019. 51 (3).
Aloisio R., Berezinsky V., Blasi P. Ultra high energy cosmic rays: implications of Auger data for source spectra and chemical composition // Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2014.10.
Aloisio R. Acceleration and propagation of ultra high energy cosmic rays // Progress of Theoretical and Experimental Physics. 2017. 07.
Kampert K.-H.,Unger M. Measurements of the cosmic ray composition with air shower experiments // Astropart. Phys. 2012. 35.10.
Haungs A. Cosmic Rays from the Knee to the Ankle // Physics Procedia. 2015. 61.
Abbasi R.U., Abe M., Abu-Zayyad T. et al. Study of Ultra-High Energy Cosmic Ray composition using Telescope Array’s Middle Drum detector and surface array in hybrid mode // Astropart. Phys. 2015 . 64.
Yushkov A., Risse M., Werner M., Krieg J. Determination of the proton-to-helium ratio in cosmic rays at ultra-high energies from the tail of the Xmax distribution // Astropart. Phys. 2016.85.
Aab A., Abreu P., Aglietta M. et al. Evidence for a mixed mass composition at the 'ankle’ in the cosmic-ray spectrum//Physics Letters B. 2016. 762.
Buitink S., Corstanje A., Falcke H.et al. A large light-mass component of cosmic rays at 1017 - 10175 electronvolts from radio observations // Nature. 2016. 531.
Yushkov A. Recent results from the Pierre Auger Observatory on the mass composition and hadronic interactions of ultra-high energy cosmic rays // EPJ Web of Conferences. 2017. 145. 05002.
Horandel J.R., Bonardi A., Buitink S. et al. The mass composition of cosmic rays measured with LOFAR // EPJ Web of Conferences. 2017. 136. 02001.
Chiavassa A. Measurement of the cosmic ray spectrum and chemical composition in the 1015 - 1018 eV energy range // EPJ Web of Conferences. 2018. 172. 07001.
Hanlon W., Bellido J., Belz J. et al. Report of the Working Group on the Mass Composition of Ultrahigh Energy Cosmic Rays // JPS Conf. Proc. 2018. 19. 011013.
Karpikov I.S., Rubtsov G.I., Zhezher Ya.V. Lower limit on the ultrahigh-energy proton-tohelium ratio from the measurements of the tail of the Xmax distribution // Phys. Rev. D. 2018. 98. 10. 103002.
Abu-Zayyad T., Deligny O., Ikeda D. Auger-TA energy spectrum working group report // EPJ Web of Conferences. 2019. 210. 01002.
Aab A., Abreu P., Aglietta M. et al. Observation of a Large-scale Anisotropy in the Arrival Directions of Cosmic Rays above 8x1018 eV. // Science. 2017. 357. 635.
Aab A., Abreu P., Aglietta M. et al. Large-scale Cosmic-Ray Anisotropies above 4 EeV Measured by the Pierre Auger Observatory. // Astrophys. J. 2018. 868. 4.
Raikin R., Serebryakova T., Volkov N., Lagutin A. On the efficiency of the evaluation of the primary cosmic ray composition using lateral distributions of air shower electron and muon components // Journal of Physics: Conf. Series. 2019. 1181. 012032.
Raikin R.I., Serebryakova T.L., Lagutin A.A., Volkov N.V. Improving the accuracy of cosmic ray mass composition estimation using the scale factor ofthe electron lateral distribution in air showers // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2017. 81. 4.
Raikin R., Serebryakova T., Lagutin A., Volkov N. Model-Stable Universality of the Air Shower Electromagnetic Component: an Approach to Solving the Mass Composition Problem // EPJ Web Conf. 2017. 145. 19014.
Lagutin A.A., Raikin R.I., Serebryakova T.L. Air shower universality in the energy range of 1014 to 1022 eV // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2013. 77. 5.
Raikin R.I., Lagutin A.A. Changes in mass composition of primary cosmic rays above the knee: towards a model-independent evaluation // Proc. 32nd ICRC 2011: Beijing, China. 2011. 1.
Raikin R.I., Lagutin A.A. Model-independent approach to deducing the mass composition of primary cosmic rays on the basis of the scale invariance in the radial distribution of electrons in extensive air showers // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2011. 75. 3.
Raikin R.I., Lagutin A.A., Tyumentsev A.G. Model-insensitive approach to the cosmic ray primary mass composition deduction // Nucl. Phys. Proc. Suppl. 2009. 196.
Raikin R.I., Lagutin A.A., Yushkov A.V. Cosmic ray primary mass composition above the knee: deduction from lateral distribution of electrons // Nucl. Phys. Proc. Suppl. 2008. 175-176.
Lagutin A.A., Raikin R.I., Inoue N., Misaki A. Electron lateral distribution in air showers: Scaling formalism and its implications // J. Phys. G. 2002. 28.
Lagutin A.A., Raikin R.I. Lateral distribution of electrons in EAS at superhigh energies: predictions and experimental data // Nucl. Phys. Proc. Suppl. 2001. 97
Serebryakova T., Volkov A., Lagutin A., Raikin R., Misaki A. Lateral distributions of electrons in air showers initiated by ultra-high energy gamma quanta taking into account LPM and geomagnetic field effects // Journal of Physics: Conf. Series. 2019. 1181. 012088.
Heck D., Knapp J., Capdevielle J.N. et al. CORSIKA: A Monte Carlo code to simulate extensive air showers Forschungszentrum Karlsruhe Report FZKA 6019 (1998)
Lipari P. Concepts of “age” and “universality” in cosmic ray showers // Phys. Rev. D. 2009. 79. 063001.
Aab A., Abreu P., Aglietta M. et al. The Pierre Auger Observatory Upgrade “AugerPrime” Preliminary Design Report arXiv: 1604.03637 [astroph. IM]. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://arxiv.org/pdf/1604.03637.pdf
Kido E. The TAx4 experiment // PoS (ICRC2017). 2017. 386.
