Проблема ядерного состава КЛ при сверхвысоких энергиях или

Проблема ядерного состава КЛ при сверхвысоких энергиях или Поиск Странной Кварковой Материи в КЛ Основная идея доклада : необходимость изменения подхода к изучению состава КЛ, вместо попыток изучения ядерных спектров следует ориентироваться на поиск аномальной компоненты в КЛ типа странной кварковой материи. Основания: 1. Результаты эксперимента АДРОН (Тянь-Шань) (длиннопробежная, выстройка, гало, кентавры…) 2. Модель одиночного близкого источника КЛ (А. Д. Ерлыкин, А. Волфиндейл)

Зацепин Г. Т. на Памире

1960 - наст. время – Тянь-Шаньская высокогорная научная станция 1985 -1991 - эксперимент АДРОН – РЭК+ШАЛ

Спектр КЛ по данным экспериментов АДРОН (Тянь-Шань) и AGASA (Япония)

Модель одиночного близкого источника КЛ – двухкомпонентный состав КЛ. Ерлыкин&Волфиндейл

Сректр всех ШАЛ и “молодых” с s<0. 4

Кривая поглощения γ-квантов и их семейств в атмосфере.

1. . 5. Аномальное нарушение скейлинга связано с изменением состава КЛ На Рис. а) приведена зависимость среднего числа мюонов от Ne для всех ШАЛ и ШАЛ с γ-семействами. При выборке из всех ШАЛ ливней с γсемействами число мюонов оказывается больше чем в среднем по ШАЛ. Это противоречит любым моделям ШАЛ, т. к. в этом случае выбираются протонные события и в них число мюонов должно быть меньше чем в среднем по ШАЛ (красный пунктир). На Рис. b) приведена зависимость от Ne наклона b энергетических спектров γквантов (Eγ-b) в стволах тех же ШАЛ. Повышенное число мюонов в этих событиях противоречит любой ядерной модели взаимодействия и любому ядерному составу.

Вывод: В области колена КЛ содержат аномальную компоненту, которая не состоит из нуклонов. Интерпретация: Эта компонента может состоять из “стабильных” частичек странной кварковой материи (СКМ).

Нормировка спектров ядерных компонент в зависимости от магнитной жесткости R=E/Z.

Энергетические спектры ядерных компонент. • Энергетические спектры комп зависимости от магнитной ядерных компонент. Энергетическое разрешение метода ШАЛ (~30%) может превышать скорость осцилляций состава КЛ, что приводит к большим ошибкам в определении его зависимости от первичной энергии.

ВЫВОДЫ • Основной целью должно быть не определение ядерного состава КЛ, а поиск аномальной компоненты, либо доказательство ее отсутствия. • Решающее значение в такой постановке эксперимента имеет изучение стволов ШАЛ с помощью рентгеноэмульсионных камер – РЭК. • Минимальный состав высокогорной установки должен включать: 1) Ливневой детектор электронов – Е 0 2) Детектор стволов – РЭК 3) Детектор мюонов

Гипотеза Странной Кварковой Материи Рис. : Сравнение энергии на барион для 56 Fe, ud-кварковой материи (u, d кварки) и uds-кварковой материи (u, d, s quarks), т. е. странной кварковой материи (СКМ). Энергия на барион для СКМ может быть ниже 930 Me. V и в этом случае СКМ более стабильна чем ядерная материя. ε 0 = 140 Me. V/fm Вариант СКМ в качестве основного состояния материи для сильных взаимодействий вместо 56 Fe был предложен Бодмером (1971), Виттеном (1984) и Теразавой (1990).

Современный статус гипотезы странной кварковой материи. • Теоретические оценки показывают, что при плотности энергии εq=(3 -3. 5)·ε 0 ε 0=140 Мэ. В/Фм 3 – плотность ядерного вещества, нуклоны в компактных звездных объектах типа - нейтронных звезд, - белых карликов, - черных дыр могут расплавляться, переходя в состояние кварк-глюонной плазмы. • Уже при М=1. 4·М плотности εq должны существовать в нейтронных звездах при любой доступной скорости их вращения.

• Если гипотеза СКМ реальна, нужно ожидать существенный фоновый поток СКМ от столкновений странных звезд в двоичных системах, которые в конечном счете сталкиваются из-за потери углового момента в результате гравитационного излучения. • Если такие столкновения выбрасывают СКМ в количестве не более 0. 1 M , то одно столкновение даст поток ~10− 6 A− 1 v 250 см− 2 с− 1 ср− 1 (~ 10− 6 см− 2 с− 1 ср− 1, для А=1000 и v≈c), предполагая, что СКМ распространена однородно в галактической области радиуса 10 kpc. • Оценка потока “странных” событий в эксперименте АДРОН составляет: ~10 -11 см-2 сек-1 ср-1.

Если СКМ является основным состоянием вещества, то в Галактике должны присутствовать потоки “частиц” СКМ, которые в зависимости от их скорости могут превращать нейтронные звезды в кварковые. Тогда пульсары скорее являются вращающимися странными звездами, а не нейтронными.

Iqэксп<< Iqтеорет? Возможная причина лежит в оценке времени жизни СКМ. Время жизни “стабильных частиц” СКМ. Если идея суперсимметрии верна (ΔB≠ 0) и время жизни протона τ~1032 лет, то время жизни СКМ τSQM~106 лет (E. Keith, E. Ma, 1996). В этом случае τSQM<< τCR≈108 лет и только близкие одиночные источники (A. Erlykin, A. Wolfindeyl, 1997) могут давать вклад в поток КЛ вблизи Земли. Спектры близких источников должны иметь форму бампов (Е. Бережко и др. , 1994).

Заключение: Гипотеза СКМ имеет фундаментальное значение для астрофизики, физики элементарных частиц и космологии, поэтому поиск СКМ в КЛ является одной из наиболее приоритетных задач современной физики Применение: использование: Практическое СКМ, если существует, допускает экзотермическую реакцию, позволяющую “сжигать” любые ядра: СКМ(B) +A → СКМ(B+A) + (50 -100)·A Мэ. В могла бы решить энергетические проблемы на Земле и в космосе, т. к. вода, камни (Луна? ) могут использоваться как топливо. ª очистить Землю от технологических отходов, включая радиоактивные.

• Проведенные исследования позволяют лишь сформулировать задачу поиска СКМ в КЛ. • Для ее решения требуется новый эксперимент с значительно большей статистикой событий ШАЛ+МЮОНЫ+РЭК+? .

СПАСИБО!