The lateral distribution of the Čerenkov radiation in extensive air showers

Summary

The lateral distribution of the Čerenkov radiation is calculated for showers of various zenith and azimuthal angles. It is shown that no single « structure function » can be defined; for inclined showers, the intensities decrease outwards much more rapidly than for vertical events. Moreover, in the cases of nonvertical showers the distribution is also eccentric and asymmetrical. The intensity maximum lies always in the direction of the shower axis, but at some distance from the shower core. At a zenith angle of 20°, for instance, the maximum is displaced by about 20 m. The analysis of the relative contributions from various altitudes shows that generally those levels are the most effective at which the shower core first reaches the field of vision of the detector; where the core is not seen, the contributions tend to decrease uniformly with increasing altitude. The results of the calculation are checked against some recent experimental data, and their implications for the technique of night-sky Čerenkov light experiments are discussed.

Riassunto

Si calcola la distribuzione laterale della radiazione di Čerenkov per sciami con vari angoli zenitali ed azimutali. Si dimostra che non si può definire un’unica « funzione di struttura »; negli sciami inclinati le intensità decrescono verso l’esterno molto più rapidamenti che per gli eventi verticali. Inoltre nel caso di sciami non verticali la distribuzione è eccentrica ed asimmetrica. Il massimo di intensità giace sempre in direzione dell’asse dello sciame, ma ad una certa distanza dal core dello sciame stesso. Per esempio, ad un angolo zenitale di 20°, il massimo è spostato di circa 20 m. L’analisi dei contributi relativi delle varie altitudini mostra che in generale sono più efficaci quei livelli ai quali il core dello sciame raggiunge per la prima volta il campo visivo del rivelatore; dove il core non è in vista, i contributi tendono a decrescere uniformemente al crescere dell’altezza. Si verificano i risultati del calcolo in confronto ad alcuni recenti dati sperimentali, e si discutono le loro implicazioni sulla tecnica degli esperimenti sulla luce di Čerenkov del cielo notturno.