Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №2.

УДК 537.591.15 524.1-352 ДЕТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ МНОЖЕСТВЕННОСТИ НА НЕЙТРОННЫХ МОНИТОРАХ Ю.В. Балабин, Е.А. Маурчев, Э.В. Вашенюк, Б.Б. Гвоздевский Полярный геофизический институт Кольского научного центра РАН Аннотация На основе большого массива данных, полученных с помощью новой уникальной системы регистрации, проводится подробный анализ событий нейтронной множественности М= 2 - 30 на нейтронных мониторах (НМ) в Баренцбурге (Шпицберген), Баксане Сев. Кавказ) и Апатитах. Впервые удалось с высокой точностью и в полном объеме регистрировать локальные ливни на нейтронном мониторе и исследовать их структуру. Разработана математическая модель протекания процессов множественности на НМ. Выполнено моделирование явления множественности на НМ с помощью пакета Монте-Карло GEANT4. В результате исследования впервые по данным нейтронных мониторов обнаружены локальные адронные каскады в атмосфере с поперечным размером от 1 до 20 м. Ключевые слова: нейтронный монитор, космические лучи, множественность, локальные атмосферные ливни, адроны, спектр множественности. Введение Событие множественности М - это регистрация М нейтронов, за короткое время появившихся в нейтронном мониторе (НМ). До сих пор считалось, что единственной причиной множественности являются локальные ливни частиц, образующихся в свинцовой оболочке счетчиков нейтронного монитора при попадании туда энергичного нейтрона космических лучей [2]. Детального анализа временной структуры импульсов внутри события множественности не проводилось. В настоящей работе такой анализ выполнен на основе недавно разработанной в ПГИ новой системы сбора данных нейтронного монитора. Эта система, установленная на трех станциях нейтронных мониторов (НМ) - Баренцбург, Баксан и Апатиты - позволяет фиксировать временные интервалы между импульсами с точностью до 1 мкс. При этом система сбора создает стандартный файл MSD, содержащий интегральный счет НМ в минуту, а также специальный файл MPD, в котором зафиксированы интервалы между всеми импульсами. На ст. Баксан и Баренцбург регистрация велась на стандартных НМ. На ст. Апатиты новой системой сбора оборудован только бессвинцовый нейтронный монитор (БНМ). Подробнее об этой системе сбора сообщалось в [1]. Новая система открытая, в нее легко могут быть добавлены каналы для регистрации импульсов от любого дополнительного устройства. При этом автоматически происходит привязка новых каналов с точностью до 1 мкс. На ст. Баренцбург в системе сбора 18 каналов (3 секции), на ст. Баксан 6, на ст. Апатиты 4 - по числу установленных в НМ счетчиков. Эффект множественности на НМ известен давно. Связан он, как предполагалось, с тем, что в НМ попадает высокоэнергичный адрон, создающий в свинце множественные нейтроны. В данной работе мы исследуем этот эффект новыми средствами. В 1960-х гг. для регистрации множественности использовались устройства на дискретных элементах, позже - на основе микропроцессоров. Однако, до последнего времени сохранился прежний подход, состоящий в том, что после установления параметров (длительность временного "окна" и паузы, число каналов) системы сбора фиксируется только интегральный счет: количество событий определенной множественности за единицу времени. Подробная информация о распределении импульсов внутри события множественности, об индивидуальной длине конкретного события множественности и пр. теряется. Особенностью новой системы сбора является сохранение первичной информации полностью, а именно: время появления каждого импульса в течение всего периода работы НМ фиксируется с точностью до 1 мкс. Поиск и выделение событий множественности либо отбор по какому-либо дополнительному параметру производится специальным программным обеспечением отдельно при обработке данных и может быть изменено в соответствии с задачей. 50