Size spectra of extensive air showers and primary cosmic-ray spectrum

Summary

Results on the size spectra of the extensive air showers, in the size range 10⁵ <N < 10⁷, recorded with two different triggering requirements, are presented. The differential size spectrum for showers recorded by means of a fourfold coincidence between the EAS array detectors is represented byF(N)dN= (1.01 ±0.10)-10^-10(N/10⁵)^-2.8±0.05dNm^-2s^-1 .

The spectrum for the showers recorded in association with at least one muon of energy ⋝ 150 GeV, at an underground detector, is expressed asϕ(N) dN = (1.15 ±0.30) . 10^-13 (N/10⁵)^-2.30±0.10dN m^-2 s^-1.

The difference in the power indices of two spectra indicates a functional relation of the type nμ(⋝150GeV,N)∝N^0.48 between the number of muons of energy ⋝ 150 GeV and the shower size. The primary cosmic-ray spectrum in the energy range 5.10¹⁴⋜E_p,⋜ ⋜2.10¹⁶eV, as obtained from the size spectrum of the EAS, is represented byJ(⋝E _p ) = (3.74 ±0.20) . 10^-10 (E_p/10¹⁵)^-2.16±0.10 cm^-2 s^-1 sr^-1.

The spectrum compares well with the spectrum obtained in other experiments and confirms the existence of a change in the logarithmic slope in the neighbourhood of 10¹⁵ eV.

Riassunto

Si presentano risultati sugli spettri dimensionali degli sciami estesi dell’aria nell’intervallo dimensionale 10⁵<N<10⁷, registrati con due diverse condizioni di innesco. Lo spettro dimensionale differenziale registato per mezzo di una coincidenza quadrupla fra sistemi di rivelatori di EAS è rappresentato daF(N)dN= (1.01 ±0.10).10^-10(N/10⁵)^-2.78±0.05d.Nm^-2s^-1.

Lo spettro degli sciami registrati in associazione con almeno un muone di energia ⋝ 150 GeV, in un rivelatore sotterraneo, è espresso daϕ(N)dN = (1.15 ±0.30) .10^-13(N/10⁵)^-2.30±0.10dN m^-2 s^-1.

La differenza negli esponenti dei due spettri indica una relazione funzionale del tipo n_μ (⋝150 GeV,N) ∋ N^0.48 tra il numero di muoni di energia ⋝ 150 GeV e la dimensione dello sciame. Lo spettro dei raggi cosmici primari nell’intervallo di energia 5.10¹⁴ E _p⋜ 2.10¹⁶ eV, ottenuto dallo spettro dimensionale degli EAS, è rappresentato daJ(⋝E _p) = (3.74 ±0.20) . 10^.10 (E ^p10¹⁵)^{−2.16±0.10} cm-2 s-1 sr-1.

Lo spettro concorda bene con lo spettro ottenuto in altri esperimenti è confermata l’esistenza di una variazione nella pendenza logaritmica in prossimità di 10¹⁵ eV.

Резюме

Приводятся результа ты для спектров размеров широких атм осферных ливней в обл асти размеров 10⁵< N < 10⁷, зар егистрированных при дву размеров 10⁵< N < 10⁷, зарегис трированных при двух различных пусковых т ребованиях. Дифферен циальный спектр разм еров для ливней, зарег истриров различных пусковых т ребованиях. Дифферен циальный спектр разм еров для ливней, зарег истрированных с помо щью четырехкратного совпадения между цеп очками детекторов ши роких атмосферных ли вне спектр размеров для л ивней, зарегистриров анных с помощью четыр ехкратного совпаден ия между цепочками де текторов широких атм осферных ливней, опис ывается выражением помощью четырехкрат ного совпадения межд у цепочками детектор ов широких атмосферн ых ливней, описываетс я выражением детекторов широких а тмосферных ливней, оп исывается выражение м выражением F(N)dN= (1.01 ± 0.01)·10⁻¹⁰(N/10⁵)^-2.78±0.05 dN м^-2 сек^-1.

Спектр для ливней, зар егистрированных сов местно, по крайней мере, с одним м юоном с энергией ≥150 Гэ В, в подземном детекто ре, выражается в виде подземном детекторе, выражается в виде ϕ(N)dN = (1.15±0.30)· 10^-13 (N/10⁵)^-2.З±0.10 dN м^-2 сек⁻¹.

Разница в степенных и ндексах двух спектро в указывает на функциональное со отношение вида n_μ(≥150ГэВ, N) ∝ N^0.48 между числом мюонов с энергией ≥ 150 ГэВ и разм ерами ливня. Спектр первичн ых космических лучей в области энергий 5.10¹⁴ ≤ E_p ≤ 2.10¹⁶ эВ, как получено из спектра энергий 5.10¹⁴ ≤ E_p ≤ 2.10¹⁶ эВ, как получено из спектра р азмеров широких атмо сферных ливней, описы вается выражением размеров широких атм осферных ливней, опис ывается выражением выражением J(≥ E_p) = (3.74 ± 0.20) · 10⁻¹⁰ (E_p/10¹⁵)⁻².16±0.10 см^-2 сек⁻¹ стер⁻¹.

Этот спектр хорошо со гласуется со спектро м, полученным в других э кспериментах, и подтв ерждает существован ие изменения логариф мического существование измен ения логарифмическо го наклона в области 10¹⁵ эВ. области 10¹⁵ эВ.