On the charge and energy spectrum of heavy primaries in cosmic radiation

Summary

529 tracks of heavy primaries in the cosmic radiation have been studied. Charge measurements have been carried out on all tracks with a photometric method, and independent checks with gap counting have been performed on Boron and Carbon tracks. All tracks have been followed through and a total of 331 nuclear collisions observed. From the analysis of these interactions, the interaction mean free paths and fragmentation probabilities in emulsion and in air have been determined. The results are in good agreement with those of other workers and have been used to extrapolate the charge distribution at the top of the atmosphere: the ratios of light nuclei and of heavy nuclei to medium nuclei, at the top of the atmosphere, are 0.30 ±0.09 and 0.51 ±0.11 respectively. Results of energy determination on 275 tracks give a value 1.541 ^0.16_-0.13 for the exponent of the integral energy spectrum. Some difficulties in the application of Peters’ relation between the energy of primary and the angles of emission of the fragmentation products are discussed.

Riassunto

Sono state analizzate 529 tracce di nuclei pesanti, primari della radiazione cosmica. Su tutte le traoce sono state eseguite misure di carica utilizzando un dispositivo fotometrico; per controllo si sono eseguite misure di carica con conteggio di gap su tracce di boro e carbonio. Tutte le tracce sono state seguite nell’emulsione ; nel corso delle osservazioni sono state rilevate 331 interazioni nucleari. L’analisi di queste interazioni ha permesso di determinare il libero cammino medio e le probabilité di frammentazione in emulsione ed in aria. I risultati, che sono in buon accordo con quelli ottenuti in altri laboratori, sono stati utilizzati per estrapolare al top dell’atmosfera lo spettro di carica. Al top dell’atmosfera il valore del rapporto tra nuclei leggeri e nuclei medi è 0.30 ±0.09, quello del rapporto tra nuclei pesanti e nuclei medi è 0.51 ±0.11. É stata misurata l’energia di 275 tracce per determinare l’esponenteK che compare nella formulaN(E) = C(E+m _p+C^{2 -K} dello spettro integrale. Il risultato è K= 1.54 ^+0.16_-0.13 . L’analisi è stata eseguita utilizzando la relazione di Peters tra l’energia del primario e l’angolo di emissione dei prodotti di frammentazione. I limiti di validità di tale relazione sono discussi nel corso del lavoro.