Методики ШАЛ

Якутская установка ШАЛ предназначена для изучения космических лучей (КЛ) сверхвысоких энергий, что является одной из наиболее актуальных проблем астрофизики. В области сверхвысоких энергий (выше 10¹⁴ эВ) исследование их свойств основано на регистрации и изучении широких атмосферных ливней (ШАЛ). От первичной частицы за счёт ядерных и электромагнитных взаимодействий уже в верхних слоях атмосферы начинается и развивается вглубь лавинообразный процесс образования мощного потока вторичных элементарных частиц. Такие события регистрируются сетью детекторов вторичных частиц, расположенных на большой площади.

Исследование свойств ШАЛ служит базой, с одной стороны, для изучения параметров ядерных взаимодействий в области экстремальных энергий, которые не достигнуты еще на современных ускорителях; с другой, для получения характеристик космических лучей – энергетического спектра, распределения направлений прихода на небесной сфере, массового состава и природы первичных частиц. Метод ШАЛ из-за очень низкой интенсивности космических лучей выше 10¹⁷ эВ является единственно возможным способом их исследования.

На ЯКУШАЛ разработаны и используются следующие методики исследования свойств широких атмосферных ливней:

Калибровка (определение уровня сигнала от одной частицы) сцинтилляционных детекторов по фоновому спектру космических частиц и мюонов;

Калибровка детекторов черенковского излучения по излучению от фоновых мюонов в сцинтилляционном радиаторе;

Калориметрический метод определения связи энергии частицы, инициирующей ШАЛ, с наблюдаемым экспериментальном параметром – плотностью потока частиц на расстоянии 600 м от оси ливня, основанный на комплексной регистрации основных компонент ливня;

Определение глубины максимума каскадной кривой и оценки массового состава космических лучей с помощью измерения пространственного распределения различных компонент ливня;

Определение параметров каскадной кривой ШАЛ по временной форме черенковского излучения;

Оценка массового состава КЛ по доле мюонов на различных расстояниях от оси ШАЛ;

Метод гармонического анализа по прямому восхождению, зарегистрированных событий, для поиска крупномасштабной анизотропии космических лучей в разных диапазонах энергий;

Вейвлет-анализ направлений прихода ШАЛ для выявления областей на небесной сфере с повышенной интенсивностью космического излучения.