Материал: Международная телекоммуникатсионная конферентсия Молодеж и наука Ч.2 2015
Актуальные проблемы физики ядра, частиц, астрофизики и космологии
Реконструкция сигнальных событий B+→D0D0K+имеет пики распределение Mbc на номинальном значении массы B-мезона[2]; пик распределения ΔE на нуле.
Рис. 1
Полученная двумерная гистограмма была аппроксимирована функци-
ей:
A(Mbc)×P2( E)+G2(Mbc, E),
где G2 – двумерная функция Гаусса, P2 – многочлен второй степени и A – функция Аргуc[3].
В результате аппроксимации было получено количество восстановленных событий B+→D0D0K+ и эффективность этого восстановления ϵ=(1.522±0.072)×10-3. Систематическая ошибка включает в себя вклады от ошибки эффективности восстановления треков, которая равна 2.3% и вероятности промежуточных распадов, которая равна 4.1%; суммарная ошибка: 4.7%.
Вероятность распада B+→D0D0K+ вычисляется как
Br(B+→D0D0K+)=
где Nsig=1408±91±21 -количество восстановленных распадов, NBB=(771.581±10.566)×106 -количество проанализированныx пар.
Br(B+→D0D0K+)=(1.20±0.08±0.06)×10-3
Список литературы
1. J.Brodzicka et al. Physics Achievements from the Belle Experiment // PTEP-2012, 04D001 arXiv:1212.5342
1.J. Beringer et al. Review of Particle Physics //Phys. Rev.-2012 D{86}010001
2.H.Albrecht et al. Search for Hadronic b→u Decay // Phys.Lett. -1990 B241, 278.
_______________________________________________________________________
ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука» |
21 |
Актуальные проблемы физики ядра, частиц, астрофизики и космологии
А.Е. МУРЧЕНКО, Е.Н. ЧАСОВИКОВ Научный руководитель – И.В. АРХАНГЕЛЬСКАЯ, ст. преп.
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
СРАВНЕНИЕ МЕТОДИК ВЫДЕЛЕНИЯ ГАММА-КВАНТОВ
ВГАММА-ТЕЛЕСКОПАХ «ГАММА-400» И FERMI/LAT
Вданной работе сравниваются методы идентификации заряженных частиц и гамма-квантов, применяемые в гамма-телескопах Fermi/LAT и «ГАММА-400».
Обсерватория Fermi запущена на круговую (~565 км) околоземную орбиту в 2008 г. для изучения космического γ-излучения с энергией от 8 кэВ до >300 ГэВ [1]. «ГАММА-400» – комплекс научной аппаратуры, создаваемый в настоящее время, для регистрации космического γ-излучения и потоков заряженных частиц в диапазоне 0,1 – 3,0×103 ГэВ [2].
б)
а) |
в) |
Рис. 1. Схемы γ-телескопов: «ГАММА-400» вместе с его апертурами (а)
иобозначениями (б); Fermi/LAT (в)
Вматематической модели «ГАММА-400», построенной с учетом инженерных конструкций [3], были проведены расчеты энерговыделения для γ-квантов в АСtop - см. табл. 1. Показано, что при использовании одного слоя АСtop (при этом его конфигурация аналогична системе антисовпадений Fermi/LAT) γ-кванты могли бы ошибочно распознаваться как
заряженные частицы [4]: до 20% могут давать в ней сигнал за счет образования e-e+-пары непосредственно в веществе АСtop, а 60% - из-за обратного тока, поэтому в «ГАММА-400» АС – двухслойные. Однако в Fermi/LAT однослойная антисовпадательная система малоэффективно выделяет γ-кванты из общего потока частиц, и часть заряженных частиц даже после наземной обработки специальными алгоритмами (Pass 6, Pass 7 [2]) идентифицируется как γ-кванты. По результатам наблюдений Fermi/LAT было опубликовано 3 каталога источников: 1FGL, 2FGL и
_______________________________________________________________________
22 ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука»
Актуальные проблемы физики ядра, частиц, астрофизики и космологии
3FGL. Но 346 источников из 1FGL не были идентифицированы в 2FGL, хотя некоторые из них идентифицируются в других энергетических диапазонах в каталогах SIMBAD и NED. По результатам анализа данных, представленных в 2FGL и 3FGL, можно сказать, что ~300 источников разных типов (например, пульсары - см. рис. 2) из 2FGL, некоторые из которых имеют достоверность регистрации ~20σ, отсутствуют в 3FGL. Природа этих объектов делает маловероятным прекращение регистрации событий этих классов за несколько лет из-за естественных процессов.
Табл. 1. Результаты моделирования взаимодействия -квантов с АСtop. Жирный шрифт – энерговыделение от -кванта, курсив – от обратного тока.
№ детектора |
|
|
|
|
|
Энерговыделение, МэВ |
|
|
|
|
|||||
№частицы |
67 |
|
68 |
69 |
|
70 |
71 |
||||||||
AC_0 |
AC_13 |
0,00066 |
0,11820 |
0,00067 |
|
0,01860 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
|
AC_1 |
AC_14 |
0 |
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0,21673 |
AC_5 |
AC_18 |
0 |
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0,44438 |
|
0 |
AC_6 |
AC_19 |
0 |
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
|
0 |
0,37155 |
0 |
0 |
|
0 |
AC_7 |
AC_20 |
0 |
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0,04634 |
0 |
|
0 |
AC_11 |
AC_24 |
0,37288 |
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
б) |
||
Рис. 2. а) Распределение γ-источников класса psr по потоку γ-квантов, для объектов отсутствующих (а) и находящихся (б) в каталоге 3FGL
Проанализированы данные каталогов 2FGL и 3FGL и выявлена недостаточная эффективность АС в Fermi/LAT. Однако особенностей в неточностях алгоритма отбора событий Fermi/LAT не обнаружено, т.е. происходит частичная потеря (доля может быть значительной) γ-квантов из-за описанных выше эффектов и необходимо вводить поправки к количеству зарегистрированных γ-квантов. Результаты моделирования показывают отсутствие данных недостатков для АС «ГАММА-400».
Список литературы
1.T.H. Burnett et al, The Fermi gamma-ray telescope: Any (unusual) Dark Matter? Unusual Dark Matter Workshop, 2009.
2.I.V. Arkhangelskaja, A.E. Murchenko et al, Gamma-telescopes Fermi/LAT and GAMMA400 trigger systems event recognizing methods comparison // Phys. Proc. 2015. V.№74. P.246-253
3.E.N. Chasovikov et al, GAMMA-400 space gamma-telescope mathematical model withengineering elements included // Phys. Proc. 2015. V.№74. P.206-211
4.А.Е. Мурченко и др. Сравнение методики выделения событий в триггерных системах гамма-телескопов Fermi/LAT и «ГАММА-400» //Сб. науч. тр. М.: НИЯУ МИФИ, 2015. С.74.
_______________________________________________________________________
ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука» |
23 |
Актуальные проблемы физики ядра, частиц, астрофизики и космологии
Е.Н. РАМАКОТИ Научный руководитель – С.Ю. АЛЕКСАНДРИН, к.ф.-м.н., инженер
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ПОТОКОВ ВЫСОКОЭНЕРГИЧНЫХ ПРОТОНОВ В ОБЛАСТИ БРАЗИЛЬСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
В работе исследуется динамика Бразильской магнитной аномалии (БМА) в потоках высокоэнергичных заряженных частиц за период с 2006 по 2014 гг. по данным спутникового эксперимента «Арина». Эксперимент проводится на низкоорбитальном космическом аппарате (КА) «Ресурс-ДК1» (выведен на орбиту в 2006 г.). Прибор регистрирует протоны в широком диапазоне энергий: от 30 МэВ до 100 МэВ. Рассматриваются дрейфы положения максимума (долгота) темпа счета высокоэнергичных протонов и минимум магнитного поля по IGRF в области БМА на заданных L-оболочках (L = 1.2 – 1.5). Сравнительный анализ показал, что скорости долготного дрейфа БМА и геомагнитного поля совпадают в пределах погрешности и в среднем равны 0.4 ± 0.1 град/год в западном направлении.
Магнитное поле Земли имеет квазидипольную структуру. Ось диполя составляет с осью вращения Земли угол 12°, не проходит через центр Земли, а сдвинута на 342 км. Такое смещение осей приводит к образованию Бразильской магнитной аномалии – области в Южном полушарии, у
берегов Бразилии с минимальным значением |
|
величины геомагнитного поля. Для описания |
|
геомагнитного поля в данной работе исполь- |
|
зовалась модель IGRF [1]. Величина геомаг- |
|
нитного поля изменяется вдоль силовых ли- |
|
ний, которые сгущаются в области высоких |
|
геомагнитных широт, образуя в ОКП кольце- |
|
вые магнитные ловушки, так называемые ра- |
|
диационные пояса Земли (РПЗ), где накапли- |
|
ваются и удерживаются огромные потоки за- |
|
ряженных частиц. В РПЗ выделяют две обла- |
|
сти: внутреннюю, преимущественно состоя- |
|
щую из высокоэнергичных протонов, и внеш- |
|
нюю, состоящую из электронов. |
Рис.1. Долготная зависимость |
В работах [2,3 и ссылки в них] показано, |
темпа чета за 2012 г. |
что динамика Бразильской магнитной ано- |
на L = 1.20 ± 0.05 |
|
_______________________________________________________________________
24 ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука»
Актуальные проблемы физики ядра, частиц, астрофизики и космологии
малии в потоках заряженных частиц соответствует динамике магнитного поля. А так как и сами потоки заряженных частиц в ОКП определяются геомагнитным полем, то динамику БМА можно отслеживать не только по изменению величины этого поля на заданной L-оболочке с помощью геомагнитной модели IGRF, но и по потокам высокоэнергичных протонов, регистрируемых аппаратурой спутникового эксперимента «Арина» [4]. Данные эксперимента, накопленные с 2006 по 2014 гг., позволяют отследить перемещение максимума (λmax) потоков высокоэнергичных протонов путем построения долготных зависимостей темпов счета регистрируемых частиц на заданных L-оболочках
(пример на рис.1). Определив положение (долгота) максимума потока протонов по графику для каждого года измерения, получим динамику БМА на заданной L-оболочки (пример на рис. 2). На график рис.2. также нанесены расчеты геомагнитной модели IGRF положения минимума магнитного поля на тех же L-оболочках в течение того же периода лет. Рассчитанные скорости дрейфа 0.49 ± 0.11 град/год и 0.33 ± 0.02 град/год соответственно по данным эксперимента «Арина» и модели IGRF на заданной L-оболочке совпадают в пределах погрешности по значению и направлению.
Полученные результаты показали, что динамика БМА в потоках высокоэнергичных протонов (эксперимент «Арина») соответствует динамике геомагнитного поля на заданной L-оболочке (модель IGRF). В дальнейшем предполагается провести подобный анализ на всех возможных L- оболочках, а также рассмотреть более детально по времени долготные зависимости потоков высокоэнергичных протонов и изменения геомагнитного поля.
Список литературы
1.IGRF: http://nssdcftp.gsfc.nasa.gov/models/geomagnetic/igrf
2.А.М. Гальпер, Б.И. Лучков. О дрейфе Бразильской аномалии. Геомагнетизм и аэрономия. - 1983 г., т. 23, №4, с. 669-670.
3.Voronov S.A. Observation of high-energy charged particle flux increases in SAA region in 10 September 1985/ S.A. Voronov, A.M. Galper etc// Cosmic Research. 1989. Vol. 27, No 4.
4.Воронов С.А., Гальпер А.М. и др. Экспериментальная аппаратура для регистрации всплесков высокоэнергичных заряженных частиц в околоземном космическом пространстве. Известия РАН, серия физическая 2005 г., т. 69, №6, с. 918.
_______________________________________________________________________
ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука» |
25 |