Проекты. Эксперименты.
Проект АДРОН-М -- Проект ИНКА -- Проект Гамма-400 --

Проект АДРОН-М
Основные цели эксперимента -- Физические задачи    

 Модернизированная установка АДРОН-М будет представлять собой комбинацию электронной системы для регистрации широких атмосферных ливней, рентгенэмульсионной камеры и принципиально нового детектора - ионизационно-нейтронного калориметра большой площади, что значительно увеличит информативность установки. АДРОН-М предназначен для комплексного исследования первичного космического излучения и ядерных взаимодействий в интервале энергий 1 - 100 ПэВ, где обнаружен ряд новых явлений, в ыходящих за рамки традиционных представлений о ядерно-каскадном процессе.

Основные цели эксперимента АДРОН-М.   
 До настоящего времени нет строгого доказательства существования причинно-следственной связи между аномальными явлениями и изломом. С одной стороны, в космических лучах при энергиях выше 1 ПэВ наблюдается значительное число явлений, в основном в области ствола ШАЛ, не укладывающихся в рамки традиционных представлений о ядерно-каскадном процессе в атмосфере. С другой стороны, в экспериментах на ускорителях серьезных отклонений от принятой Стандартной Модели сильных взаимодействий до сих пор не обнаружено. Область ствола радиусом до 10 м на расстоянии 20 - 30 км от точки первого взаимодействия первичной частицы относится к пр актически недоступной на ускорителях области псевдобыстрот (h>12). Поэтому исследование ствола является хорошим дополнением к ускорительным экспериментам.
    Возможно, наблюдаемые в экспериментах аномалии порождаются присутствующими в потоке космических лучей с энергией выше нескольких ПэВ необычными частицами: WIMPs, странглетами или еще более экзотическими частицами. Поэтому изучение процессов, лежащих в основе аномальных явлений в области энергий излома ПКЛ, может существенно повлиять на формирование наших представлений о строении материи, процессах ускорения и распространения частиц космического излучения в Галактике и Метагалактике.
   Основная цель предлагаемого проекта - создание экспериментальной установки, измерения на которой увеличат статистику аномальных событий и расширят объем получаемой о них информации, Что поможет внести весомый вклад в разрешение создавшейся в космических лучах драматической ситуации.

Физические задачи.   
1) Для каждого ШАЛ с Ne> 10**6 на установке АДРОН-М предполагается определять следующие характеристики:
  -- функции пространственного распределения (ФПР) потоков энергии электронно-фотонной, адронной, мюонной компонент ШАЛ, а также, если позволяют наблюдательные условия, потока черенковского излучения;
  -- ФПР высокоэнергичных адронов в стволе ШАЛ на расстояниях до 20 м от оси ливня;
  -- временные распределения нейтронных сигналов от адронов ШАЛ и от частиц электронно-фотонной компоненты;
  -- звездные координаты прихода ШАЛ. На основании измеренных характеристик основных компонентов определяется энергия каждой компоненты ШАЛ и калориметрическим способом оценивается энергия первичной частицы E0.
  2) Определить пространственно - энергетические характеристики семейств в РЭК и произвести сопоставление семейств с ШАЛами.
  3) Выделить из общего потока ШАЛ ливни с аномалиями как по данным РЭК, так и по пространственным, энергетическим и временным характеристикам основных компонент ШАЛ и исследовать их взаимные корреляции. Это позволит определить роль событий с аномалиями в формировании энергетического спектра ПКИ и попытаться выяснить природу первичной частицы и характер ее взаимодействия в атмосфере.
  4) По оставшимся событиям определить массовый состав ПКЛ для основных групп ядер со средними атомными числами: А=1, 4, 14, 26, 56 в области излома и выше, и их парциальные энергетические спектры. Основой анализа предполагется моделирование ШАЛ с экстраполяцией ускорительных моделей(например, модель кварк-глюонных струн и т. п.)
  5) Проверить на установке АДРОН-М реальность второго излома в энергетическом спектре ПКЛ пр энергии > 100 ПэВ был получен.
  6) На основе измеренных спектров одиночных адронов определить первичный спектр протонов в дискуссионной области энергий от 1 ТэВ до 1 ПэВ.
  7) Измерить энергетический спектр гамма-квантов в области энергий 200 - 2000 ТэВ с помощью методики регистрации безадронных и безмюонных ШАЛ и получить распределение координат их прихода на небесной сфере. Данные измерения дадут уникальную информацию для ответа на вопросы об их происхождении. Если это диффузное излучение, то их спектр должен быть подобен спектру первичных протонов с энергиями на порядок выше, чем энергии гамма-квантов (> 2 ПэВ, т. е. в области излома и выше) и они должны иметь равномерное распределение на небесной сфере. Если гамма-кванты являются результатом развития электромагнитных ливней от взаимодействия протонов с энергией выше 10**20 эВ с реликтовым излучением в Метагалактике, а форма их спектра должна совпадать со спектром таких протонов в источниках. В случае Галактических источников гамма-излучения, наблюдаемый интегральный спектр должен иметь наклон примерно 1 при ярко выраженной анизотропии в направлении источника.
  8) Провести калибровку и исследовать режективную способность ИНКА для разделения электромагнитных (от высокоэнергичных мюонов) и ядерных каскадов (от одиночных адронов) в области энергий 1 - 100 ТэВ, что невозможно провести в близком будущем на ускорителях. Результаты будут использованы в проекте ИНКА , нацеленного на измерение энергетического спектра и состава ПКЛ прямым методом (на космической станции АЛЬФА) в области излома спектра ПКЛ.