Charm hadroproduction cross-section up to 100 TeV from measurements of the cosmic-ray muon angular distribution. Results of the Mont Blanc experiment

Summary

Accurate calculations of the angular distributions of underground conventional and prompt muons have been performed. The dependence of the angular enhancement functions on the primary spectrum, cross-sections, inclusive distributions, K/π ratio and survival probability have been studied and found to be negligible. The results have been used to interpret the data from the Mont Blanc experiment in the depth range (4200ρ5800) hg/cm². Since the measurements extend over a limited angular range (<60°) the ratio between the flux of prompt to conventional muons of higher energy (>1 TeV) is obtained with large associated statistical errors. In order to obtain the charm production cross-section in the energy region (50ρ100) TeV, accurate measurements over a very large angular range (>70°) at depths higher than 5000 hg/cm² are required.

Riassunto

Sono state calcolate le distribuzioni angolari di muoni convenzionali e pronti sottoterra ed è stata studiata la loro dipendenza, risultata trascurabile, dalla forma dello spettro primario, sezione d'urto, distribuzioni inclusive, rapporto di produzione K/π e probabilità di sopravvivenza. Questi risultati sono stati usati per interpretare i dati ottenuti nell'esperimento del Monte Bianco nell'intervallo di profondità (4200ρ5800) hg/cm². Poiché le misure si estendono solo sino a 60° il rapporto tra muoni pronti e convenzionali di alta energia (>1 TeV) è ottenuto con grande errore statistico. Se ne conclude che per derivare la sezione d'urto di produzione di charm nell'intervallo di energia (50ρ100) TeV sono necessarie misure accurate ad alta profondità (>5000 hg/cm²) ed estese sino ad oltre 70°.