О лаборатории «Космических лучей»

Космических лучей

Научные интересы лаборатории связаны с исследованием новых процессов, различных характеристик нуклон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействий при сверхвысоких энергиях (более 10 ПэВ), методом рентген-эмульсионных камер (РЭК) в рамках международного сотрудничества «Памир».

Лаборатория Космических Лучей (ЛКЛ) была основана в 1948 году академиком Академии Наук (АН) Республики Узбекистан (РУз) Азимовым С.А., в составе Физико-технического института (ФТИ) АН г. Ташкент. Это положило начало ядерной физике высоких энергий в Узбекистане.   Работы, выполненные лабораторией в 50-х годах, показали, что отношение пробегов поглощения λп к пробегам взаимодействия λвз адронов почти не зависит от массы ядра-мишени А.

С 1963 г. по 2011г.  лабораторию возглавлял академик АН РУз Т.С. Юлдашбаев. С 2012 г. лабораторией руководит  кандидат физ.-мат. наук Х. Нуритдинов.

В начале 70-х годов на Высокогорной станции (перевал «Кум-бель», высота 3200 м) им с сотрудниками была создана уникальная установка для изучения ядерных взаимодействий в области энерuий Еo ~ 1012 эВ. Эта установка нового типа, содержавшая широкозазорные искровые камеры большой площади ( ~ 2 кв.м.) и черенковсий спектрометр полного поглощения, значительно превосходила созданные для аналогичных целей установки в стране и за рубежом. Полученные фундаментальные результаты о резком различии характеристик пионных и нуклонных взаимодействий впоследствии подтвердились на ускорителях.

Ряд новых эффектов и закономерностей коллективных взаимодействий получен в  ядро-ядерных  столкновениях  с помощью космических лучей сверхвысоких энергий, намного превышающих энергию, доступную современным ускорителям. В течение ряда лет лабораторией космических лучей проводятся крупномасштабные эксперименты по изучению ядро-ядерных взаимодействий при энергиях Е0 = 1015 — 1017 эВ в рамках Международного сотрудничества “Памир-Чакалтая” с научными учреждениями России (ФИАН, ИЯИ,  НИИЯФ МГУ), Киргизии, Японии, Бразилии, Боливии и Польши. Этот эксперимент с большими рентген-эмульсионными камерами (РЭК) значительно превосходит все аналогичные зарубежные установки.

Исследовались азимутальные эффекты в гамма-семействах и явления выстроенности наиболее энергичных вторичных частиц вдоль прямой линии. Эти экзотические события были обнаружены авторами не только в суперсемействах с многоцентровыми гало, но и среди обычных гамма – семейств, регистрируемых РЭК. Для интерпретации эффекта выстроенности были предложены различные механизмы. Однако, удовлетворительной теории этого явления не существует до сих пор.

Некоторые авторы считают, что эффекты выстроенности возникают вследствие вращения высокоспиновых состояний непровзаимодействующей части первичных ядер. В этом случае сохраняющаяся после взаимодействия часть ядра должна иметь очень малое сечение взаимодействия, т.к. выстроенная конфигурация может деформироваться после нескольких вторичных столкновений в глубине атмосферы. Согласно другим представлениям, выстроенность является результатом образования экзотических пучковых струй и тяжелых лидирующих резонансов, распадающихся квазикомпланарно.

Основные результаты этих исследований заключаются в следующем.

  1. В ядро – ядерных взаимодействиях сверхвысокой энергии наблюдается значительное увеличение поперечных импульсов лидирующих γ – квантов и средних поперечных импульсов γ – семейств по сравнению с МСО- моделью.
  2. Обнаружено новое явление – значительное возрастание азимутальных корреляций в семейства с большими поперечными импульсами, обусловленное большим вкладом процессов образования полужестких Кварк-Глюонных Струй во фрагментационной области налетающих частиц при энергиях E0 > 2*1015 эВ.
  3. При энергиях E0 > 2*1016 эВ происходит резкое возрастание доли выстроенных событий среди семейств, не содержащих энергетически выделенных γ – квантов. Доля таких событий возрастает в еще большей степени, если отбирать семейства с большими радиусами (большими поперечными импульсами).

Таким образом, полученные результаты, не воспроизводимые моделью Кварк-Глюонных Струй, свидетельствуют об изменении механизма АА – взаимодействий при сверхвысоких энергиях E0 > 2*1016 эВ и могут иметь важное значение для планирования и постановки экспериментов на ускорителях следующего поколения с целью поиска новых фундаментальных закономерностей в физике сильных взаимодействий.

Для проведения таких исследований применяются крупномасштабные РЭК площадью до 1000 кв.м., экспонируемые на высоте 4500 м в горах Памира. Лабораторией впервые обнаружено новое явление резкого возрастания азимутальных эффектов в событиях с большими поперечными импульсами, которое не описывается современными стандартными моделями.

Для проведения астрофизических исследований и наблюдений дискретных источников космического гамма-излучения с энергией Е=1012-1014 эВ в 50 км от г. Ташкента на высоте 1100 м установлен черенковский наземный гамма-телескоп нового поколения НГТ-10 площадью зеркал 10 кв.м.