б. А. Долгошеин, , 1

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

1Физический институт им. РАН, Москва

Регистрация широких атмосферных ливней

сверхвысоких энергий с помощью кремниевых

фотоумножителей

Рассмотрена возможность регистрации широких атмосферных ливней (ШАЛ) сверхвысоких энергий с помощью кремниевых фотоумножителей (SiPM). Предполагается регистрировать черенковские фотоны, генерируемые заряженными частицами ШАЛ. С помощью компьютерного моделирования оценена ожидаемая точность восстановления параметров первичной частицы ШАЛ.

Природа образования в космических лучах (КЛ) частиц сверхвысоких энергий (> 1019 эВ) к настоящему времени остается неясной и представляет огромный интерес для космофизики и физики элементарных частиц. Наблюдаются такие частицы посредством регистрации образуемых ими ШАЛ. Поскольку частота таких событий очень мала, то для регистрации желательно иметь детектирующую установку, перекрывающую возможно большую площадь.

В данной работе исследовалась возможность регистрации ШАЛ по черенковскому излучению, которое генерируется в атмосфере заряженными частицами ливня. Для этого предлагается использовать SiPM, разнесенные друг относительно друга на расстояния порядка сотен метров. Как отмечалось в работе [1], SiPM по своим параметрам (спектральной и квантовой чувствительности, коэффициенту умножения) близки к параметрам вакуумных ФЭУ, однако имеют существенно меньшие размеры, меньшее напряжение питания и невысокую стоимость. Использование SiPM даст возможность перекрыть детекторами большие площади, что позволит регистрировать больше ШАЛ сверхвысоких энергий.

Для исследования принципиальной возможности использования SiPM при регистрации ШАЛ, выбора оптимальной конфигурации установки, и для оценки энергетического и углового разрешения, которые можно получить с помощью такой установки, применялось компьютерное моделирование. ШАЛ и образование черенковских фотонов моделировалось с помощью программы CORSIKA [2]. По зарегистрированным в SiPM черенковским фотонам производилось восстановление параметров первичной частицы, генерирующей ШАЛ: ее энергии и направления движения. Проводилась оптимизация параметров установки (размеры отдельных детекторов и расстояния между ними). Полученные результаты сравниваются с данными экспериментов AGASA [3] и Pierre Auger Observatory [4]. Показано, что использование SiPM для регистрации ШАЛ сверхвысоких энергий может оказаться весьма перспективным.

Список литературы

1. Применение кремниевых фотоумножителей для создания детекторов космического излучения / и др. // Науч. сессия МИФИ-2004: Сб. науч. тр. В 15 т. М.: МИФИ, 2004. Т. 7. С. 83-84.

2. D. Heck et al., CORSIKA: A Monte Carlo Code to Simulate Extensive Air Showers, Report FZKA 6019, Forschungszentrum Karlsruhe, 1998; http://www-ik. fzk. de/corsika/

3. AGASA (Akeno Giant Air Shower Array) http://www-akeno. icrr. u-tokyo. ac. jp/AGASA/

4. Pierre Auger Observatory http://www. auger. org