Координатный детектор ДЕКОР
Координатный детектор ДЕКОР представляет собой первую в мире крупномасштабную установку, специально предназначенную для изучения космического излучения на поверхности Земли в широком диапазоне зенитных углов вплоть до горизонта, в первую очередь для регистрации множественных частиц с целью поиска новых физических процессов, ответственных за их генерацию. В 1992 году было заключено соглашение с Институтом космогеофизики (Турин, Италия) о создании вокруг черенковского водного детектора НЕВОД координатного детектора большой площади.
Общая схема установки ДЕКОР (слева) и структура супермодуля (слева).
Установка состоит из 8 сборок-супермодулей по 8 слоев пластиковых стримерных камер с резистивным покрытием катода, общая площадь ~ 70 м2, 32768 каналов регистрации. Супермодули детектора условно объединены в три группы: группа Long - 4 СМ, расположенных в длинной галерее с внешней стороны водного бассейна; супермодули, расположенные в коротких, торцевых галереях образуют две группы Short (соответственно по 2 СМ в каждой). Каждый слой включает в себя 16 камер, размещённых друг над другом в вертикальной плоскости и систему внешних полосок стрипов для считывания сигналов по двум координатам. Камера состоит из 16 трубок сечением 9х9 мм2 и длиной 3.5 м, разделённых на 2 профиля по 8 трубок в каждом и изготовленных из поливинилхлорида. На внутреннюю поверхность профиля нанесено графитовое покрытие с минимальным сопротивлением 50 кОм/□, которое выполняет роль катода. По центру каждой трубки расположена анодная нить, изготовленная из медно-бериллиевого сплава и посеребренная. Толщина нити 100 мкм. С торцов камера закрыта двумя заглушками, в одной из которых располагаются разъемы высоковольтного питания и трубки, обеспечивающие подвод газовой смеси. Режим ограниченного стримера обеспечивается выбором относительно большого диаметра анодной нити, высоким рабочим напряжением и специально подобранной газовой смесью с большим содержанием гасящей добавки (предельный углеводород н-пентан), обеспечивающей локализацию разряда вблизи нити в районе прохождения ионизирующей частицы.
Система триггирования и сбора данных координатного детектора ДЕКОР имеет распределенную многоуровневую архитектуру и служит для эффективной регистрации как многочастичных событий, так и одиночных мюонов.
Монтаж детектора был закончен в 1999 г. Начиная с 2001 года было проведено несколько долговременных серий измерений совместно с черенковским водным детектором. Данные, получаемые в ходе измерений, подвергались статистической обработке для определения основных параметров наборов (темпы счета различных комбинаций триггерных сигналов и супермодулей, живое время экспозиции) и оценки характеристик работы детектора при регистрации событий. Полученные результаты показали, что разработанная триггерная система детектора обеспечивает эффективную регистрацию событий различных классов, а также продемонстрировали хорошую стабильность работы установки. По результатам первых экспериментальных серий была произведена оценка угловой и пространственной точности восстановления трека регистрируемых частиц, которые составили значения лучше 1˚ и 1 см соответственно.
Супермодули ДЕКОР общим планом.
В результате долговременных экспериментов на детекторе ДЕКОР измерена абсолютная интенсивность мюонов космических лучей в интервале пороговых энергий мюонов 2 – 7 ГэВ при различных зенитных углах; получены первые оценки потока альбедных мюонов. Выполнены первые измерения распределения групп мюонов по множественности и зенитному углу с высокой статистической обеспеченностью; изучено влияние атмосферных условий и магнитного поля Земли на интенсивность таких событий. С использованием результатов ДЕКОР по группам мюонов, разработан новый подход к исследованиям ШАЛ на основе феноменологии спектров локальной плотности мюонов при различных зенитных углах; этот подход позволяет исследовать характеристики потока первичных космических частиц и их взаимодействия в рекордно широком диапазоне первичных энергий 1015 – 1019 эВ. Обнаружен избыток многомюонных событий при сверхвысоких первичных энергиях по сравнению с результатами расчетов. Проводятся первые в мире эксперименты по исследованию энерговыделения наклонных групп мюонов в веществе детектора.
Более подробную информацию о координатном детекторе ДЕКОР можно найти в следующих публикациях:
- N.S. Barbashina, A.A. Ezubchenko, R.P. Kokoulin, K.G. Kompaniets, A.A. Konovalov, A.A. Petrukhin, D.V. Chernov, V.V. Shutenko, E.E. Yanson. A сoordinate detector for studying horizontal fluxes of cosmic rays. Instruments and Experimental Techniques. 2000, V. 43, I. 6, pp. 743-746. DOI: 0.1023/A:1026603430476
- K.O. Yurin, K.G. Kompaniets, V.V. Shutenko, I.I. Yashin. New data acquisition and triggering systems for the DECOR coordinate detector. Physics Procedia. 2015 V. 74 pp.465 – 469. doi: 10.1016/j.phpro.2015.09.232
