بعد فراکتالی وابسته به انرژی در توزیع سطحی الکترونهای بهمنهای گستره هوایی

Abstract

پرتوهای کیهانی و پرتو گاما در انرژی بیش از 1014 eV با اندرکنشهای پیاپی در جوّ, بهمنی از ذرات ثانویّه, شامل الکترونها, موئونها, نوکلئونها و پایونها تولید می‌کنند. آشکارسازی این بهمن می‌تواند منجر به تخمین انرژی, جهت, و نوع ذره اولیّه شود. روش معمول در این تخمینها, مقایسه چگالی ذرات در بخشهایی از جبهه بهمن با چگالیهای پیش‌بینی شده در بررسیهای متکی بر شبیه‌سازی است. با برازش نمونه آشکارسازی شده با مدلهای مذکور, پارامترهای جهت, انرژی و نوع ذره اولیه تخمین زده می‌شوند. در روشی که توسط رستگارزاده و صمیمی معرفی شده, به‌جای چگالی الکترونهای بهمن, بعد فراکتالی توزیع الکترونهای ناحیه مرکزی بهمن در سطح زمین به‌عنوان کمیّت تعیین کننده نوع ذرّه‌ی اولیّه به‌کار می‌رود. از آنجا که روش مذکور فقط برای بهمنهایی با انرژی 1014 eV مورد آزمون قرار گرفته بود, بررسی آن در انرژیهای بالاتر, برای تعیین کارایی آن لازم به‌نظر می‌رسد. در این پژوهش تحلیل بعد فراکتالی با استفاده از تبدیل موجک, برای 1200 بهمن شبیه‌سازی شده ناشی از فوتون, پروتون, هسته آلومینیوم, و هسته آهن, در انرژیهای 1016, 1015 , 1014 الکترون ولت به‌کار برده شد. نتایج این تحلیل حاکی از افزایش بعد فراکتالی با انرژی ذرات است. دقت تعیین بعد فراکتالی نیز با افزایش انرژی افزایش می‌یابد. از آنجا که با افزایش انرژی, شعاع جبهه بهمن نیز بزرگتر می شود, توانستیم بعد فراکتالی در نواحی دور از مرکز بهمن را نیز به‌دست آوریم. نحوه کاهش بعد فراکتالی با فاصله از مرکز بهمن نیز به‌دست آمد. با لحاظ کردن تغییرات انرژی بهمن, توانستیم تابع تخمین جرم ذرّه اوّلیه را با پارامترهایی که خود وابسته به انرژی هستند مشخص کنیم. نتایج به‌دست آمده حاکی از دقّت خوب این روش در تخمین جرم در انرژیهای بیشتر است.