Слайд 1 - nucleon

Результаты выполнения летной научной
программы «НУКЛОН» на космическом
аппарате «Ресурс-П» № 2, запуск которого
осуществлен 26 декабря 2014 года.
Д.М.Подорожный
Включение КНА 11.01.2015
Летные испытания 11.01.-28.02. 2015
Начало космического эксперимента с марта 2015
Совет по Космосу Российской академии наук 11.11.2015
Задачи эксперимента НУКЛОН
Основная - экспериментальное изучение
потока космических лучей в области энергий
10^12-10^15 эВ, с поэлементным зарядовым
разрешением
Дополнительная – выделение из состава
космических лучей спектра электронов
(позитронов), определение их энергетического
спектра в области энергий 300-3000 ГэВ.
Аппаратура НУКЛОН
Научно-исследовательский институт ядерной физики имени
Д.В.Скобельцына МГУ, г. Москва
Объединенный институт ядерных исследований г. Дубна, МО.
ФГУП «КБ «Арсенал» им. М.В.Фрунзе, г. Санкт-Петербург
ФГУП «Научно-производственное объединение Автоматики имени
академика Н.А. Семихатова», г. Екатеринбург
ЗАО Научно-исследовательский институт материаловедения,
Зеленоград
ЗАО Научно-производственное предприятие «САИТ»,
г. Зеленоград
г.
Гермоконтейнер КНА НУКЛОН
Масса ГК
~360 kg
Энергопотребление ~160 Вт
Суточный объем ТМ ~10 ГБ
https://indico.cern.ch/event/344485/session/88/contribution/394/attachments/1145145/1641522/ICRC2015 maestro.pdf
Основными параметрами космических лучей являются тип частицы и
величина ее кинетической энергии. На сегодняшний день единственный
способ построения универсального спектрометра – это изобретенная в
50-х годах в НИИЯФ МГУ методика ионизационного калориметра. Это
надежная и достаточно хорошо изученная методика, но она имеет один
существенный недостаток – потребность большого количества плотного
вещества. Это требование становится критическим по массе при
орбитальных экспериментах по изучению КЛ с энергиями >10^12 эВ. Для
продолжения исследований минимальными ресурсами в НИИЯФ МГУ
предложен новый методический подход для исследования КЛ высоких
энергий, главное преимущество которого - отсутствие массивного
поглотителя для развития каскада.
Эта методика КЛЕМ (Kinematic Light weight Energy Meter), основана,
фактически, на измерении множественности в первых взаимодействиях
падающей частицы, и позволяет за счет использования новейшей
детекторной и электронной базы измерять энергию частиц до 10^15эВ
при незначительной массе установки (отношение апертура/масса
приблизительно на порядок выше, чем у традиционного калориметра)
Научная аппаратура НУКЛОН
В состав научной аппаратуры входят четыре
основные системы:
- система измерения заряда первичной частиц
(или фиксации его отсутствия) – четыре слоя
падовых кремниевых детекторов (1);
- система измерения заряда – графитовая
мишень (2) и шесть тонких (~2 мм) слоев
вольфрама, над каждым из которых расположен
слой микростриповых кремниевых детекторов
(3);
- сцинтилляционная система быстрого триггера,
шесть слоев сцинтилляторов (4);
-вольфрамово-кремниевый малый
ионизационный калориметр (МИК),
предназначенный для полетной калибровки
КЛЕМ и выделения электромагнитной
компоненты (высокоэнергичных электронов) из
состава КЛ - шесть 8 мм слоев вольфрама, над
каждым из которых расположен слой
микростриповых) кремниевых детекторов (5).
Всего 10604 независимых датчиков с
индивидуальными каналами регистрации
Из 10604 электронных каналов адресных устройств КНА НУКЛОН,
постоянно не работают 63 канала, что составляет около 0.6% общего
числа каналов и не влияет на работу КНА.
Измерения энергии КЛ
Две методики измерения энергии КЛ:
КЛЕМ основанная на измерении пространственной плотности вторичных частиц,
рожденных в первом акте неупругого взаимодействия и начала ядерноэлектромагнитного каскада. Комбинация кинематических методов и ультра тонкого
калориметра
Ионизационный калориметр толщиной ~16 каскадных единиц, который имеет ~25%
апертуры спектрометра КЛЕМ. Основная задача – контроль функционирования новой
методики КЛЕМ, и, если потребуется, осуществление полетной калибровки, выделение
из состава космических лучей спектра электронов.
Корреляция двух методов
Предварительно!
Среднее отношение Еклем/Еик ~0.82
Коэффициент корреляции ~0.87
Измерения заряда КЛ
Система измерения заряда представлена
4096 кремниевыми падами размером
1.5x1.5 см (по 1024 в одном слое).
Динамический диапазон ~1000 mip.
Перекрытие в каждом слое ~98%, для 4
слоев ~100%.
Предварительно: зарядовое разрешение
составляет ~0.3 зарядовые единицы
Распределения получены по
упрощенной методике, поэтому имеются
резервы для улучшения зарядового
разрешения, вплоть до значений,
полученных при калибровке – 0.2. Эти
резервы связаны с уточнением
алгоритмов реконструкции оси ливня,
вычитания пьедесталов электронных
каналов, улучшениями динамической
калибровки усиления и общей
оптимизации алгоритмов обработки ...
Первые результаты
Очень предварительно!!!
Все ядра
Все ядра
Протоны
Ядра He
Ядра C
Ядра О
Ядра Fe
Отношение потоков ядер P/He
Выводы.
•Осуществлен успешный запуск КА «Ресурс –П» №2 с комплексом научной аппаратуры
(КНА) НУКЛОН в качестве дополнительной полезной нагрузки
•КНА НУКЛОН прошел летные испытания в полном объеме с положительным
результатом. Все системы КНА функционируют в штатном режиме.
•С марта 2015 г. начат космический эксперимент. За полгода штатной работы
аппаратурой НУКЛОН собран банк событий КЛ с энергией более 1 ТэВ объемом,
сопоставимым с общим объемом полученным за предыдущие 50 лет исследований в
данной области.
• Предварительный анализ полученных данных:
- дает указание на неоднородность в энергетическом спектре всех частиц в области
десятков ТэВ;
- указание, что энергетические спектры основных компонент КЛ имеют сложную
структуру в области более 10 ТэВ/частица;
-наблюдается устойчивое падение интенсивности потока протонов, по отношению к
потоку ядер Не во всем исследованном энергетическом диапазоне.
Исходя из исключительной научной актуальности космического эксперимента НУКЛОН
необходимо:
- Продолжить набор статистического материала, срок активного существования КА и
КНА позволяет увеличить статистику, как минимум, на порядок;
- Совершенствовать методы обработки полученного материала, включая
альтернативные методы моделирования.