nghiên cứu hạt muon trong mưa rào khí quyển diện rộng ghi nhận

11
BGIÁO DC VÀ ĐÀO TO VIN HÀN LÂM KHOA HC VÀ CÔNG NGHVIT NAM VIN VT LÍ NGUYN THTHO NGHIÊN CU HT MUON TRONG MƯA RÀO KHÍ QUYN DIN RNG GHI NHN TI HÀ NI BNG DETECTOR CHERENKOV NƯỚC Chuyên ngành: Vt lí nnguyên tMã s: 62 44 01 06 TÓM TT LUN ÁN TIN SĨ VT LÍ Hà Ni - 2014 1 Công trình được hoàn thành ti Vin Vt lí trc thuc Vin Hàn lâm Khoa hc và Công nghVit Nam; Vin Khoa hc và Kthut Ht nhân ti Hà Ni. Người hướng dn: GS. PIERRE DARIULAT Phn bin 1: TS. Trn Ngc Tim, Trường Đại hc Khoa hc và Công nghHà Ni Phn bin 2: TS. Đặng Quang Thiu, Trung tâm Chiếu xNi, Vin Năng lượng Nguyên tVit Nam Phn bin 3: PGS. TS. Đinh Văn Trung, Vin Vt lí trc thuc Vin Hàn lâm Khoa hc và Công nghVit Nam Lun án sđược bo vtrước Hi đồng chm lun án cp Vin ti ………………………………………………………….. vào hi……gi…..ngày….tháng…..năm 2014. Có thtìm hiu lun án ti Thư vin ca Vin Khoa hc và Kthut Ht nhân.

Upload: buithuy

Post on 01-Feb-2017

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: nghiên cứu hạt muon trong mưa rào khí quyển diện rộng ghi nhận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN VẬT LÍ

NGUYỄN THỊ THẢO

NGHIÊN CỨU HẠT MUON TRONG MƯA RÀO KHÍ QUYỂN DIỆN RỘNG GHI NHẬN TẠI HÀ NỘI BẰNG DETECTOR CHERENKOV NƯỚC

Chuyên ngành: Vật lí nnguyên tử

Mã số: 62 44 01 06

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÍ

Hà Nội − 2014 1

Công trình được hoàn thành tại Viện Vật lí trực thuộc Viện Hàn

lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Viện Khoa học và Kỹ

thuật Hạt nhân tại Hà Nội.

Người hướng dẫn: GS. PIERRE DARIULAT

Phản biện 1: TS. Trần Ngọc Tiềm, Trường Đại học Khoa học

và Công nghệ Hà Nội

Phản biện 2: TS. Đặng Quang Thiệu, Trung tâm Chiếu xạ Hà

Nội, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam

Phản biện 3: PGS. TS. Đinh Văn Trung, Viện Vật lí trực thuộc

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện

tại …………………………………………………………..

vào hồi……giờ…..ngày….tháng…..năm 2014.

Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện của Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân.

Page 2: nghiên cứu hạt muon trong mưa rào khí quyển diện rộng ghi nhận

2

Luận án trình bày các nghiên cứu chi tiết về hoạt động

của detector Cherenkov VATLY, bản sao của một trong những

detector mặt đất đang được sử dụng tại Đài thiên văn Pierre

Auger (PAO). Đề tài nghiên cứu tập trung vào sự đáp ứng của

detector đối với các tín hiệu nhỏ, tới một phần mười tín hiệu

được tạo ra bởi hạt muon đi xuyên qua detector theo phương

thẳng đứng (VEM), mở rộng vùng hoạt động của detector lên

đến 104. Nghiên cứu sử dụng phương pháp tìm kiếm thực

nghiệm sự phân rã của hạt muon dừng trong khối nước của

detector, trong đó chỉ có vài phần trăm thông lượng hạt này có

thể phát ra đủ ánh sáng Cherenkov để được ghi nhận trước khi

bị dừng hoàn toàn. Nghiên cứu đã làm rõ nhiều tính chất của

quá trình ghi nhận cũng như là thông lượng tia vũ trụ.

Luận án bao gồm 8 phần. Nội dung của từng phần được

mô tả dưới đây.

Phần 1 giới thiệu chung về tia vũ trụ. Chúng là những

hạt nhân nguyên tử đi vào Trái đất từ không gian với năng

lượng lên đến 1020 eV ~ 16 Joules. Mặc dù thông lượng không

lớn nhưng đóng góp của chúng vào mật độ năng lượng vũ trụ

tương đương như bức xạ phông nền vũ trụ (CMB) hay của ánh

sáng nhìn thấy hoặc của từ trường, cụ thể là ~ 1 eV/cm3. Phổ

năng lượng hàm mũ của chúng mở rộng tới 32 bậc thông lượng

(12 bậc năng lượng), có dạng gần đúng là E – 2,7.

PAO nghiên cứu vùng năng lượng cao của phổ, nơi có

thể tìm thấy thành phần tia vũ trụ ngoài thiên hà. Đây là đài

thiên văn lớn nhất thế giới bao gồm ~ 1700 detector Cherenkov

3

nước bao phủ một diện tích ~ 3000 km2 kết hợp với 24 kính

thiên văn ghi nhận ánh sáng huỳnh quang được tạo bởi mưa rào

khi đi qua bầu khí quyển Trái đất. PAO đã tìm thấy bằng chứng

rõ ràng về sự tồn tại ngưỡng cắt Greisen - Zatsepin - Kuzmin

(GZK ), kết quả của phản ứng photoproduction giữa hạt pion

với CMB. Đài thiên văn cũng đã tìm thấy mối liên hệ giữa tia

vũ trụ năng lượng cao nhất với các thiên hà lân cận, đặc biệt là

với Cen A (tâm thiên hà hoạt động gần Trái đất nhất) nhưng

mối liên hệ này khá yếu, còn lại phần lớn các tia này có nguồn

gốc chưa rõ ràng, có lẽ do độ phổ cập tương đối của các hạt

nhân sắt tăng đáng kể dẫn đến sự bẻ cong lớn bởi từ trường

thiên hà.

Hầu hết các tia vũ trụ năng lượng thấp nằm có nguồn

gốc Ngân hà và được gia tốc từ vỏ của các tàn dư vụ nổ sao

siêu mới (SNR). Cơ chế gia tốc tia vũ trụ năng lượng thấp được

mô tả tốt bởi gia tốc sốc khuếch tán khi hạt đi ngang qua bề mặt

sốc.

Tại mực nước biển, thông lượng tia vũ trụ phần lớn là

các hạt muon có phổ xung lượng suy giảm sâu với một động

năng trung bình là ~ 4 GeV. Các đặc điểm chính của chúng

được nhắc lại ngắn gọn trong luận văn, bao gồm cả các kết quả

đo chính xác được thực hiện đầu tiên bởi nhóm nghiên cứu của

chúng tôi tại Hà Nội.

Các detector Cherenkov nước được sử dụng tại cả

VATLY và PAO được mô tả chi tiết trong phần này. Hình 1 là

ảnh chụp detector và hình vẽ sơ đồ hệ đo. Detector là một thùng

nước hình trụ có diện tích đáy ~ 10 m2, được đổ đầy nước tinh

Page 3: nghiên cứu hạt muon trong mưa rào khí quyển diện rộng ghi nhận

4

khiết tới độ cao 1,2 m. Ánh sáng Cherenkov tạo ra bởi các hạt

tích điện đi qua khối nước và được ghi nhận bởi ba ống nhân

quang điện có đường kính 22,86 cm, cực dương và tín hiệu lối

ra ở dynode cuối cùng cung cấp số liệu cho biết thông tin về

điện tích và thời gian hạt đi vào thùng.

Hình 1. Trái: Ảnh chụp detector Cherenkov VATLY và bản nhấp nháy phía

trên của hodoscope. Phải: Sơ đồ lắp đặt hệ đo.

Phần 2 trình bày sự đáp ứng của detector Cherenkov

VATLY đối với các hạt muon đi xuyên qua detector theo

phương thẳng đứng. Kết quả này được sử dụng để hiệu chỉnh

thang đo điện tích theo đơn vị VEM ở số liệu của cả PAO và

Hà Nội. Để hiệu chỉnh thang đo điện tích, chúng tôi đã lắp đặt

một hodoscope làm từ các bản nhấp nháy để cung cấp xung

kích hoạt (trigger). Thiết kế và vận hành của hodoscope được

mô tả chi tiết. Phân tích số liệu Cherenkov bao gồm việc lựa

chọn một mẫu sạch các hạt muon đi xuyên tương đối tính và

cung cấp phép đo số hạt quang điện tử được tạo ra bởi VEM từ

chiều rộng của phổ phân bố điện tích (Hình 2).

#4 #3

#6 #5

162 cm

120 cm

80 cm

Mái nhà

5

Hình 2. Phân bố điện tích của từng ống nhân quang điện điện và phân bố

điện tích trung bình của 3 ống nhân quang điện điện (hình cuối).

Phần 3 giới thiệu các vấn đề về ghi nhận hạt electron

sinh ra từ sự phân rã của các hạt muon dừng trong khối nước.

Đây là một phép kiểm tra hoạt động của detector Cherenkov

trong vùng tín hiệu có biên độ thấp vì tín hiệu electron được dự

đoán chỉ nhỏ bằng một phần mười lần tín hiệu của muon đâm

xuyên detector theo phương thẳng đứng. Chúng tôi đã viết một

chương trình mô phỏng quá trình phân rã và tiến trình ghi nhận

tín hiệu để tìm hiểu tổng quát vấn đề và ước tính tốc độ đếm

cũng như cường độ của tín hiệu. Ngược lại với tương tác trong

bản nhấp nháy, nơi mà hạt mất năng lượng theo Bethe – Bloch,

tăng mạnh ở vùng cuối đường Bragg, phát xạ Cherenkov càng

Nor

mal

ized

AD

C

coun

ts

Charge (ADC channels)Charge (ADC channels)

Charge (ADC channels) Charge (ADC channels)

Nor

mal

ized

AD

C c

ount

s

Nor

mal

ized

AD

C c

ount

s N

orm

aliz

ed A

DC

cou

nts

Page 4: nghiên cứu hạt muon trong mưa rào khí quyển diện rộng ghi nhận

6

lúc càng mờ nhạt và ngừng hẳn ở vị trí 11 cm trước khi hạt

dừng hẳn. Điều này, cộng thêm với thực tế là năng lượng trung

bình của mưa rào điện từ được tạo ra bởi các electron sinh ra từ

phân rã muon chỉ khoảng 37 MeV, làm cho việc phát hiện các

hạt muon phân rã trong khối nước đặc biệt khó khăn.

Phần 4 trình bày về phép đo phổ tự tương quan thời

gian. Phân bố tự tương quan là một trong những công cụ cơ bản

được sử dụng trong nghiên cứu này, phân tách tín hiệu của

electron sinh ra từ phân rã muon và các tín hiệu muon kép (tín

hiệu của hai hạt muon được ghi nhận cùng một lúc trong khối

nước, hai hạt này có thể thuộc cùng một mưa rào hoặc từ hai

mưa rào khác nhau). Chúng tôi đã tính toán giải tích các dạng

hàm phân bố và viết chương trình mô phỏng số để tìm hiểu

những tác động riêng biệt của sự kiện muon kép và sự kiện

electron sinh ra từ phân rã muon, đồng thời tìm ra cách phân

tách hai phổ này từ số liệu thực. Trong thực tế, phổ tự tương

quan thời gian được quy thành tổng của các phổ phân bố theo

thời gian có dạng hàm mũ.

Phần 5 mô tả thí nghiệm được lắp đặt cho các phép đo

tự tương quan. Thí nghiệm sử dụng một sự lắp đặt khá phức tạp

thiết bị điện tử (Hình 3) cho phép giải quyết vấn đề tốc độ đếm

đơn cao khi ngưỡng cắt tín hiệu bị hạ thấp để ghi nhận hạt

electron. Ý tưởng của chúng tôi là chỉ lấy những sự kiện có hai

7

Hình 3. Hệ điện tử dành riêng cho phép đo tự tương quan thời gian gồm một

bộ chuyển thời gian thành biên độ (TAC) và một máy phân tích biên độ đa

kênh (MCA). Hình trái: Sơ đồ logic. Hình phải: Giản đồ thời gian.

tín hiệu liên tiếp nhau được ghi nhận trong một cửa sổ thời gian

là 10 µs, tín hiệu đầu tiên là tín hiệu mở cửa sổ thời gian.

Phương pháp này đã làm giảm đáng kể tốc độ sự kiện. Tuy

nhiên, cái giá phải trả là chúng tôi mất ít nhất 10 µs để ghi nhận

mỗi sự kiện. Chúng tôi đã thu được phổ phân bố thời gian của

khoảng thời gian giữa tín hiệu đầu với tín hiệu thứ hai và phổ

cường độ tín hiệu của tín hiệu thứ hai. Hệ thống điện tử được

mô tả chi tiết cùng với các phép đo hiệu chuẩn và nhiều bình

luận về hoạt động của hệ (Hình 4).

Signal in

Stop

Start

50 ns

D2– δt

50 ns

TAC

D2>W1+D1

50 ns

W1

D1

δt

Var. Disc. out

TU1 out

TU1 bar

TU2 in

TU2 out

Fan out

D

TU1 TAC

PU0

MCA

GATE Start

Stop ×½

×½

TU2

Page 5: nghiên cứu hạt muon trong mưa rào khí quyển diện rộng ghi nhận

8

Hình 4. Giản đồ tổng quan của hệ điện tử

Phần 6 và 7 dành riêng cho việc phân tích số liệu được

thu thập trong những điều kiện thí nghiệm khác nhau. Số liệu

bao gồm cả phổ tự tương quan thời gian và phổ cường độ tín

hiệu. Hai phổ này đều sử dụng bảy khoảng thời gian làm trễ tín

hiệu khác nhau để tách rời phần đóng góp của muon phân rã

với phần muon trùng phùng ngẫu nhiên: muon phân rã trong

khoảng thời gian ~ 2 µs trong khi muon trùng phùng

ngẫunhiên phân bố thời gian gần như đồng nhất.Hai phổ này

9

cũng sử dụng bảy ngưỡng cắt tín hiệu khác nhau để phân tách

các tín hiệu electron rất nhỏ trong muon phân rã với các tín

hiệu lớn của hạt muon đi xuyên mà là phần lớn các sự kiện

trùng phùng ngẫu nhiên. Phép phân tích được thực hiện trong

phần 6 không đặt giả thiết rằng các phân bố điện tích được giả

sử là tín hiệu của hai họ sự kiện. Ngược lại, phép phân tích ở

phần 7 có tham vọng hiểu và mô hình hóa hai phân bố này.

Phép phân tích ở phần 6 dựa trên giả thiết như sau: một

phần phổ phân bố thời gian sẽ liên quan tới những sự kiện

muon trùng phùng ngẫu nhiên, sự kiện này có phân bố thời gian

đồng nhất và phân bố điện tích chủ yếu ở vùng điện tích lớn.

Trong khi đó, thành phần phổ phân bố thời gian có đặc tính của

muon phân rã sẽ có tín hiệu chỉ phổ biến ở vùng điện tích nhỏ.

Ngoài ra, một phần phổ phân bố thời gian được dành cho sự

đóng góp có thể có của sự kiện muon kép đến từ cùng một mưa

rào, tách rời bởi một khoảng thời gian cỡ micro giây. Các số

liệu thu được hoàn toàn phù hợp với giả thiết trên. Những hàm

khớp tuyệt vời đã thu được cho phổ thời gian tự tương quan

(hình 5, bên trái).

Tuy nhiên, chúng tôi gặp những khó khăn khi khảo sát

các phân bố điện tích. Khó khăn chính là sự xuất hiện một đỉnh

tín hiệu thấp trong trong phân bố điện tích của vùng thời gian

đồng nhất, tín hiệu này không được chương trình mô phỏng dự

đoán cho phân bố điện tích của hạt muon đi xuyên (Hình 6).

Page 6: nghiên cứu hạt muon trong mưa rào khí quyển diện rộng ghi nhận

10

Hình 5. Hình trái: Phổ tự tương quan thời gian với 7 ngưỡng cắt tín hiệu

khác nhau. Hình phải: Phân bố electron sinh ra từ phân rã muon. Trong hầu

hết các khoảng chia, số liệu (đường màu xanh) bị khuất sau kết quả của mô

hình tính (đường màu đỏ).

Hình 6. Phân bố điện tích của muon thu được từ mô phỏng (hình trái), từ đo

đạc tại Hà Nội (hình giữa) và từ đo đạc tại Auger (hình phải).

Khó khăn thứ hai, thiên về mặt kỹ thuật, liên quan đến việc

không thể sử dụng cùng một giá trị cắt ngưỡng tín hiệu cho

tổng của các tín hiệu do hệ quả của việc sử dụng ngưỡng cắt

Time (µs)

Nor

mal

ized

M

CA

cou

nts

Time (µs)

Nor

mal

ized

M

CA

cou

nts

Số liệu Mô hình

Số liệu Mô hình

Điện tích (số kênh ADC)

Dự đoán điện tích hạt muon

Phép đo tại Ha Noi Phép đo tại PAO

Cắt nhiễu 1VEM

14 hạt quang điện tử trên một VEM

Điện tích (số kênh ADC)

Điện tích (VEM)

Số liệu Mô hình

11

riêng bởi hệ điện tử cho từng tín hiệu. Trong khi khó khăn thứ

hai có thể dễ dàng khắc phục bằng cách đơn giản là làm những

việc cần làm, thì khó khăn đầu khá cơ bản và cho thấy sự hiện

diện của một thành phần tín hiệu thấp liên quan tới các electron

mềm, positron và photon. Sự tồn tại của thành phần này đã

được biết và được đề cập chi tiết trong phần 7. Tuy nhiên, phép

phân tích đơn giản ở phần 6 mang lại rất nhiều kết quả quan

trọng và khẳng định hiệu năng rất tốt của thiết bị. Đặc biệt, nó

cung cấp bằng chứng rất rõ ràng về hạt muon phân rã với sự

phụ thuộc thời gian như dự kiến, trong đó đã bao gồm một phần

đóng góp nhỏ từ muon bị bắt bởi hạt nhân nguyên tử Ôxi của

phân tử nước (hình 5, bên phải). Các tín hiệu của electron được

thấy bằng một phần nhỏ của một VEM, như đã dự đoán từ việc

phân tích số liệu PAO với điều kiện thu nhận tín hiệu rất khác.

Phần lớn tín hiệu bị cắt ngưỡng do sự cần thiết phải ở trên mức

tín hiệu nhiễu. Phân bố muon được dựng lại tốt bằng chương

trình mô phỏng ở vùng tín hiệu cao. Thêm vào đó, sự kiện

muon của cùng một mưa rào đã được ghi nhận với tốc độ đếm

là 7,0 ± 0,5 Hz và có thời gian suy giảm là 1,13 ± 0,04 µs. Sử

dụng khái niệm hàm phân bố không liên kết (decoherence), từ

kết quả này chúng tôi suy ra bán kính của mưa rào là ~ 30 m

cho một bội số muon bằng 2. Tốc độ đếm của sự kiện muon

trùng phùng ngẫu nhiên là ~ 2 kHz.

Trong phần này, chúng tôi cũng trình bày kết quả từ

phép đo sử dụng cùng một hệ điện tử nhưng thay thế detector

Cherenkov bởi các bản detector nhấp nháy được nhìn bởi hai

ống nhân quang điện với hai cấu hình thí nghiệm khác nhau.

Page 7: nghiên cứu hạt muon trong mưa rào khí quyển diện rộng ghi nhận

12

Ngoài việc để kiểm tra tính phù hợp của phương pháp đo, các

detector nhấp nháy của chúng tôi còn cho kết quả một phép đo

sơ bộ tốc độ bắt muon trong hạt nhân nguyên tử carbon là

(1,2 ± 0,6 ) 10−2 µs−1, giá trị đã được biết hiện nay là

(1,67 ± 0,02) 10−2 µs−1.

Phần 7 lặp lại phép phân tích ở phần 6 nhưng với tham

vọng mô tả hành xử của thành phần electron và muon với sự trợ

giúp của các mô hình mô phỏng cả quá trình vật lý liên quan và

tác động của detector. Phân bố điện tích muon thu được từ mô

phỏng Monte Carlo của detector sử dụng hàm Gauss cho phân

bố động năng của muon. Thành phần mềm, mà vắng mặt trong

các phép đo trùng phùng ngẫu nhiên vì bản chất không đâm

xuyên của chúng, trở nên đặc biệt quan trọng trong phép đo

hiện tại bởi vì hai ống nhân quang điện của detector cùng nhìn

vào một khối nước làm cho ảnh hưởng của sự trùng phùng ngẫu

nhiên trở nên không đáng kể với vấn đề chúng tôi đang quan

tâm ở đây. Chúng tôi mô tả nó bằng một hàm mũ. Tuy nhiên,

lưu ý rằng các phân bố điện tích của cả thành phần mềm và

electron sinh ra từ phân rã muon bị cắt bởi các ngưỡng cắt và

chỉ có thể được phát hiện ở vùng đuôi nơi chúng có tín hiệu

lớn. Phân bố điện tích electron được lấy từ các chuyển động đã

biết của muon phân rã, tuy nhiên đã được làm nhòe đáng kể do

tính chất thống kê tương đối thấp của số hạt quang điện tử

trong phép đo này. Sự làm chậm muon trong khối nước trước

khi hạt bị dừng và phát ánh sáng Cherenkov được mô phỏng

chính xác và hiệu suất ghi nhận mưa rào electron được mô hình

hóa bằng cách sử dụng chỉ một tham số dự đoán sẽ tương ứng

13

với chiều dài bức xạ trong nước. Hàm Poisson được sử dụng để

mô tả sự phát ra các hạt quang điện tử. Sự phụ thuộc của ánh

sáng vào góc tới đã được nghiên cứu và phát hiện là nhỏ trong

cả hai trường hợp phản xạ ngẫu nhiên và khuếch tán Lambert,

được mô hình hóa bởi hai tham số, chiều dài tắt dần và hiệu

suất khuếch tán /phản xạ.

Mô hình khớp tốt với số liệu (Hình 7 và 8), mặc dù mô

hình còn tương đối thô. Các thông số được sử dụng trong mô

phỏng có giá trị như sau:

- Số lượng quang điện tử trên mỗi VEM, được đo là

13,0 ± 0,9 hạt, phù hợp tuyệt vời với kết quả thu được từ bề

rộng của đường cong hiệu chuẩn.

- Giá trị của điểm cuối trong phổ phân bố điện tích của

electron sinh ra từ phân rã muon là 0,275 ± 0,018 VEM, phù

hợp với giá trị thu được từ số liệu của PAO dưới điều kiện ghi

nhận rất khác nhau (hình 9, trái).

- Các thành phần mềm đóng góp một phần quan trọng

vào vùng tín hiệu thấp (hình 9, bên phải). Tuy nhiên, không có

cách nào để biết sự đóng góp khác nhau giữa thành phần mềm

thực và thành phần tương tự thành phần mềm. Điều kiện trùng

phùng giữa hai ống nhân quang điện là để chống nhiễu điện tử,

trong đó sự đóng góp vào thành phần mềm không thể vượt quá

10%. Tuy nhiên, chỉ cần có lọt sáng nhỏ cũng có thể tạo ra tín

hiệu tương tự thành phần mềm: các điều kiện của trùng phùng

không ngăn cản được hiện tượng này. Lý do chống lại sự lọt

sáng như vậy là sự không đổi của tốc độ xung kích hoạt

Page 8: nghiên cứu hạt muon trong mưa rào khí quyển diện rộng ghi nhận

14

(trigger) trong mọi điều kiện ánh sáng. Chúng tôi thu thập phần

lớn số liệu vào ban đêm. Nhưng ví dụ này cũng cho thấy điểm

yếu của xung kích hoạt (trigger) trong việc phân biệt tín hiệu

rất thấp. Khối nước lớn tương đương với hiệu suất ghi nhận

cao. Trong khi cả tốc độ kích hoạt và việc so sánh với số liệu

tương tự thu nhận bởi PAO đều chỉ ra rằng các thành phần

mềm được ghi nhận ở đây không bị ô nhiễm quá nhiều bởi các

nguồn không biết, chúng tôi để ý đến lập luận này và cố gắng

không đưa ra một giá trị cụ thể cho tốc độ đếm thành phần

mềm. Phép đo tốc độ này đòi hỏi một lắp đặt thí nghiệm khác,

phù hợp hơn thí nghiệm hiện tại.

- Thông số cho biết kích thước mưa rào, 36 ± 6 cm, phù

hợp tuyệt vời với giá trị của chiều dài bức xạ trong nước.

- Động năng trung bình của muon là

Emean = 4.0 4.03.0

+

− GeV, phù hợp tuyệt vời với giá trị kỳ vọng. Điều

đặc biệt là từ số liệu đã đo được có thể tìm ra giá trị này chính

xác một cách gián tiếp như vậy.

- Các thông số mô tả sự suy giảm ánh sáng trong nước,

~ 20 m , và hiệu suất phản xạ / khuếch tán trên thành detector là

~ 0,85, phù hợp tốt với kỳ vọng .

Phần 8 tóm tắt những phát hiện chính và nhấn mạnh

rằng hệ detector, duy nhất ở Việt Nam hiện nay, là một công cụ

cơ bản trong nghiên cứu tia vũ trụ và là một thiết bị quan trọng

cho việc đào tạo sinh viên trong lĩnh vực vật lý hạt thực nghiệm

và vật lý hạt nhân. Kết quả của nghiên cứu bao gồm những

thông tin có giá trị liên quan đến mưa rào khí quyển diện rộng

15

tại Hà Nội và đóng góp vào việc hiểu rõ hơn hoạt động của các

trạm quan sát mặt đất ở Đài thiên văn Pierre Auger, đây là

thông tin bổ sung hữu ích cho chính số liệu của Đài thiên văn.

Tóm lại, luận án đóng góp cho cả sự tiến bộ của vật lý thực

nghiệm tại Việt Nam và chất lượng của các nghiên cứu thực

hiện tại vùng năng lượng cao của phổ tia vũ trụ bằng cách sử

dụng Đài thiên văn Auger Pierre ở Argentina.

Page 9: nghiên cứu hạt muon trong mưa rào khí quyển diện rộng ghi nhận

16

Hình 7. Phổ phân bố điện tích đo được (màu xanh) và dự đoán

(màu đỏ) với các mức thời gian trễ và ngưỡng cắt tín hiệu khác nhau. Mỗi

hình được gắn nhãn bởi giá trị ngưỡng cắt T (theo đơn vị cắt ngưỡng) và

thời gian trễ D (theo µs).

17

Page 10: nghiên cứu hạt muon trong mưa rào khí quyển diện rộng ghi nhận

18

Hình 8. Phổ phân bố thời gian đo được (màu xanh) và dự đoán (màu đỏ) với

các thời gian trễ và ngưỡng cắt tín hiệu khác nhau. Mỗi hình được gắn nhãn

bởi giá trị ngưỡng cắt T (theo đơn vị cắt ngưỡng) và thời gian trễ D (theo

µs).

19

Hình 9. Trái: Phân bố điệnt tích của eletron. Mũi tên đỏ chỉ 1/3 độ lớn của

giá trị VEM. Phải: Các phân bố tương ứng của thành phần mềm (đỏ),

electron sinh ra từ phân rã muon (đen) và muon vũ trụ (xanh) với thời gian

trễ D = 0.5 µs và ngưỡng cắt T = 0.5 đơn vị cắt ngưỡng.

Số liệu Mô hình

Điện tích ( Số kênh ADC)

Nor

mal

ized

cou

nts

Điện tích ( VEM)

Nor

mal

ized

cou

nts

T=0.5 t.u.

D=0.5µs

1/3 VEM

Page 11: nghiên cứu hạt muon trong mưa rào khí quyển diện rộng ghi nhận

20

Các bài báo liên quan

1. N.T.Thao et al, Cherenkov detection of cosmic rays in

HaNoi: response to low signals, AIP Conf: Proc. 1528,

16(2013); doi 10.1063/1.4803560.

2. N.T.Thao et al, Response of water Cherenkov detectors to

small signals: a case study, Comm. Phys. Vietnam, Volum 23,

Num 3 (2013).