High-energy γ-rays and their bursts in air shower cores

Summary

High-energy γ-rays were detected in an emulsion chamber (6.4 m² at Mt. Norikura (738 g cm⁻²) together with air showers involving γ-rays. Under a triggering condition of burst density beneath the emulsion chamber, 1350 air showers were obtained during 95 days. The maximum density of burst among the 24 burst detectors was greater than 7000 particles/0.25 m² for 118 showers and also greater than 4500 for 321 showers. On the other hand, 271 γ-ray events with energy flow greater than 1 TeV were found in the emulsion chamber. After analysis 101 combined events of air showers and γ-rays were obtained. The sizesN of the air showers with high bursts are widely distributed from 10³ to 10⁷, and their age parameterss are smaller than 1. Large γ-ray bundles are always involved in air showers ofN>3·10⁴. The number of γ-ray members in a bundle is proportional toN ^1/2/c, wherec=30 for the largest bundles in every interval of the shower size. The fractional ratio of the top γ-ray energyvs. the total energy ΣE _γ in a bundle decreases gradually with the total energy in proportion to (ΣE _γ)^−1/2, while the average energies of the individual γ-rays are nearly independent of the total energy. Extended γ-ray bundles whose members are mutually separated beyond 50 cm were not found. The spectra of the burst density and of the γ-ray energy, and also their relation are presented.

Riassunto

Si sono registrati raggi γ ad alta energia in una camera ad emulsione (6.4 m²) sul monte Norikura (738 g cm⁻²) assieme a sciami dell’aria che comprendono i raggi γ Nella condizione di innesco della densità del getto al di sotto della camera a emulsione, si sono ottenuti 1350 sciami dell’aria in 95 giorni. La densità massima dei getti tra i 24 rivelatori di getti era maggiore di 7000 particelle/0.25 m² per 118 sciami ed anche più grande di 4500 per 321 sciami. D’altra parte, si sono trovati nella camera ad emulsione 271 eventi a raggi γ con flusso d’energia maggiore di 1 TeV. In seguito all’analisi si sono trovati 101 eventi combinati di sciami dell’aria e raggi γ. Le grandezzeN degli sciami dell’aria con forti getti sono ampiamente distribuite da 10³ a 10⁷ e i loro parametri di etàs sono minori di 1. In sciami dell’aria conN>3·10⁴ comprendono sempre grandi gruppi di raggi γ. Un numero di membri di raggi γ in un gruppo è proporzionale aN ^1/2/c, dovec=30 per i gruppi più grandi in ogni intervallo di grandezza dello sciame. Il rapporto frazionario del massimo di energie dei raggi γ con l’energia totale ΣE _γ in un gruppo diminuisce gradualmente con l’energia totale in proporzione a (ΣE _γ)^−1/2, mentre le energie medie dei raggi γ individuali sono quasi indipendenti dall’energia totale. Non si sono trovati gruppi estesi di raggi γ i cui membri siano separati tra loro al di là di 50 cm. Si presentano gli spettri della densità dei getti e dell’energia di raggi γ e anche le loro relazioni.

Резюме

Детектируются гамма-лучи высоких энергий в эмульсионной камере (6.4 м²) на вершине Норикура (738 г·см⁻²) вместе с атмосферными ливнями, включающими гамма-лучи. В течение 95 дней было зарегистрировано 1350 атмосферных ливней. Максимальная плотность вспышки среди 24 детекторов вспышек была выше 7000 частиц/0.25 м² для 118 ливней, а также выше 4500 для 321 ливня. С другой стороны в эмульсионной камере былл обнаружено 271 сообытие с гаммалучами с энергиями выше 1 ТэВ. Затем проводится анализ 101 объединенного события для атмосферных ливней и гамма-лучей. РезмерыN атмосферных ливней с вспышками распределены от 10³ до 10⁷ и их возрастные параметрыs меньше единицы. Большие сгустки гамма-лучей всегда присутствуют в атмосферных ливняхN>3·10⁴. Число гамма-лучей в сгустке пропорциональноN ^1/2/c, гдеc=30 для самых больших сгустков в каждом интервале размера ливня. Отношение верхней знергии гамма-лучей к полной энергии ΣE _γ в сгустке постепенно уменьшается с ростом полной энергии, как (ΣE _γ)^−1/2, тогда как средняя энергия гамма-лучей почти не зависит от полной энергии. Протяженные сгустки гамма-лучей, в которых взаимные расстояния превышают 50 см, не были обнаружены. Приводятся распределеия плотности всплщек, спектры энергии гамма-лучей, а также связь между ними.