Radioemission from extensive air showers and the composition of primary cosmic rays

Summary

Final results obtained from the array at Medicina on radioemission from extensive air showers are presented. It is shown that, although not in contradiction with theory, the frequency spectrum and the radio lateral distribution cannot provide information about the primary-cosmic-ray composition, because measurements are taken at small core distances and intrinsic errors are large. If we take the electric-field strengthE _ν as a measure of the primary energyE _p, it is shown that fluctuations of ∼100% are found in shower parameters such as the sizeN and the density ϱ₁₀₀. The data suggest the presence of protons in the primary cosmic-ray flux at ∼10¹⁷ eV. Uncertainties in measurements and in radiopulse production mechanisms are discussed and it is shown that this method alone is not as reliable as was previously predicted.

Riassunto

In questo lavoro si forniscono i risultati e le considerazioni finali sulla radioemissione da sciami estesi studiata mediante l’«array» sito in Medicina (Bo). Si mostra qui come lo spettro di frequenza e la distribuzione laterale, sebbene non siano in contraddizione con la teoria, non possano fornire informazioni utili sulla composizione dei raggi cosmici primari e perchè le misure sono state effettuate a piccole distanze dal «core» e perchè vi sono, nel processo di emissione, fluttuazioni intrinseche troppo grandi. Se si considera l’intensità del campo elettricoE _ν come una misura dell’energia primariaE _p si vede come si possono trovare fluttuazioni di ∼100% nei parametri dello sciame quali il «size”N e la densità ϱ₁₀₀. I dati sperimentali suggeriscono la presenza di protoni nel flusso dei raggi cosmici primari ed energie di ∼10¹⁷ eV. Sono inoltre discusse le incertezze sui meccanismi di produzione e sulle misure ed si mostra come su questo metodo, non associato ad altri metodi di rivelazione, non sia possibile fare quell’affidamento che era stato predetto.

Резюме

Приводятся окончательные результаты по радиоизлучению из протяженных атмосферных ливней, полученные на антенной решетке в Меди-чина. Показывается, что, несмотря на отсутствие противоречий с теорией, частотный спектр и поперечное распределение радиоизлучения не могут дать информацию о составе первичного космического излучения, так как измерения проводились на малых расстояниях от центра и большие внутренние ошибки при измерениях. Принимая напряженность электрического поляE _ν за меру первичной энергииE _p, показывается, что флуктуации таких параметров ливня, как размерN и плотность ϱ₁₀₀, достигают ∼100%. Полученные данные подтверж-дают наличие протонов в потоке космических лучей при ∼10¹⁷ эВ. Обсуждаются неопреденности в измерэниях и в механизме образования радиоимпульсов. Показывается, что предложенный метод сам по себе не является надежным, как ранее предсказывалось.