High-energy cosmic-ray muons at ground level and below ground level

Summary

Sea-level muon spectrum predictions for the vertical and greatly inclined directions have been derived from recently developed rigorous calculations by Maeda and also by Cantrell by means of both energy-independent and energy-dependent hadron-nucleus inelastic crosssections. Most recently observed ground-level muon spectra are found to be adequately described as arising from decay process of pions and kaons produced in hadron collisions. Significant differences that can be distinguished by the existing cosmic-ray muon measurements are not expected to arise between muon spectra derived from conventional models and those from the use of Feynman's predictions about the scaling behaviour of very-high-energy hadron collisions. Included in the analysis there are some conclusions from previous works to show that there is a lack of agreement among them and with the present results.

Riassunto

Le predizioni relative allo spettro muonico a livello del mare per le direzioni verticale e molto inclinata sono state ricavate dai calcoli rigorosi recentemente sviluppati da Maeda e anche da Cantrell mediante sezioni d'urto inelastiche adroni-nucleoni dipendenti e indipendenti dall'energia. Si è trovato che spettri muonici a livello del mare osservati più recentemente sono adeguatamente descritti come dovuti al processo di decadimento di pioni e kaoni prodotti nelle collisioni adroniche. Differenze significative che possono essere distinte dalle esistenti misure dei muoni dei raggi cosmici non ci si aspetta che sorgano tra gli spettri muonici derivati da modelli convenzionali e quelli derivati dall'uso delle predizioni di Feynman circa il comportamento scalare delle collisioni adroniche ad energia molto alta. Sono comprese nell'analisi alcune conclusioni derivate da precedenti lavori allo scopo di mostrare la mancanza di accordo tra essi e i presenti risultati.

Резюме

Предсказывается спектр мюонов на уровне моря для вертикального и сильно наклоненных направлений, используя недавние строгие вычисления Маэда и Кантрелла, в которых учитываются не зависящие от энергии и зависящие от энергии неупругие поперечные сечения рассеяния адронов на ядрах. Обнаружено, что недавно наблюденные спектры мюонов на уровне моря адекватно описываются, как результат процессов распада мюонов и каонов, рожденных в соударениях адронов. Предполагается, что между мюонными спектрами, выведенными из общепринятых моделей, и спектрами, полученными с помощью предсказаний Фейнмана относительно поведения скейлинта для соударений адронов при очень высоких энергиях, не возникает существенных различий, которые могут быть обнаружены с помощью измерений мюонов космических лучей. Некоторые утверждения из предыдущих работ обнаруживают, что имеются расхождения между результатами этой работы и результатами предыдущих работ.