ИРН AP08855403 Разработка технологии корреляционных кривых для гетерогенного калориметра

ИРН AP08855403

Конкурс: ГФ по ННТП на 2020-2022 годы со сроком реализации 27 (МОН РК)

Тема: «Разработка технологии корреляционных кривых для гетерогенного калориметра»

Цель: Разработка технологии корреляционных кривых для тонкого гетерогенного калориметра космофизического эксперимента PAMELA для увеличения количества анализируемых экспериментальных данных и повышения точности представления энергетического спектра космических лучей в области энергий выше 1012 эВ.

Актуальность: Применение методики корреляционных кривых в масштабном космическом эксперименте PAMELA позволит полноценно использовать тонкие ионизационные калориметры для космических исследований. Измерение энергетических и массовых характеристик космических излучений (в плохо изученной области энергий от 1012 эВ до 1014 эВ), не ослабленных земной атмосферой, позволят получить информацию, имеющую важное значение в международном масштабе. Применение технологии корреляционных кривых дает возможность снизить вес калориметра более чем в 10 раз и определять первичную энергию с погрешностью менее 10 процентов. Это открывает возможность использования сверхтонкого калориметра на МКС в качестве сигнального устройства, которое можно использовать для защиты космонавтов и аппаратуры летательных аппаратов.

Руководитель: Лебедев Игорь Александрович - д.ф.м.н., заведующий лабораторией, Scopus ID 35986742800, WoS Q-5050-2018, Google Scholar https://scholar.google.com/citations?hl=ru&user=Dd_Ihj8AAAAJ, Orcid https://orcid.org/0000-0002-7562-9925, Publons https://publons.com/researcher/1868268/igor-lebedev/

Исполнители:

1. Дмитриева Елена Анатольевна - к.ф.м.н., ведущий научный сотрудник ФТИ, Scopus ID 57196932903, WoS S-1753-2017, Orcid https://orcid.org/0000-0002-1280-2559, Google Scholar https://scholar.google.com/citations?hl=ru&user=G_cbNj4AAAAJ, Publons https://publons.com/researcher/2026424/yelena-dmitriyeva/

2. Ибраимова Саера Абдувалиевна – инженер ФТИ, Scopus ID 56294053100, Orcid https://orcid.org/0000-0002-6652-9252, Google Scholar https://scholar.google.com/citations?hl=ru&user=OkE2sm0AAAAJ

3. Бондарь (Грушевская) Екатерина Александровна – научный сотрудник ФТИ, ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-6745-5462, Google Scholar https://scholar.google.com/citations?hl=ru&user=GDmwZhsAAAAJ

4. Федосимова Анастасия Игоревна – PhD, старший научный сотрудник ФТИ, ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-9607-6074 , Google Scholar https://scholar.google.com/citations?hl=ru&user=1b4ePa4AAAAJ

5. Мурзалинов Данатбек Онгарбекович– PhD, заведующий лабораторией, старший научный сотрудник ФТИ, Scopus author ID: 57193351552, Google Scholar https://scholar.google.com/citations?hl=ru&user=5eCi_9UAAAAJ, ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-6519-1969

6. Темиралиев Абзал Турсынханович - ведущий научный сотрудник ФТИ, к.ф.м.н., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-2952-1451, Google Scholar https://scholar.google.com/citations?hl=ru&user=qWP7aGsAAAAJ

7. Майоров Андрей Георгиевич – к.ф.м.н, доцент. Участник международного космофизического эксперимента PAMELA, ORCID ID: 0000-0001-6283-0817.

Краткий отчет и достигнутые результаты

По результатам проекта на 2021 г. разработана технология корреляционных кривых для гетерогенного калориметра на основе калориметра PAMELA коллаборации.

Построены корреляционные кривые, образованные протонами, ядрами углерода и железа для фиксированных первичных энергий 1011, 1012, 1013, 1014 эВ при прохождении калориметра космофизического эксперимента PAMELA. Корреляционные кривые, соответствующие протонам с различными первичными энергиями, отфитированы и построена функция для определения первичной энергии в зависимости от корреляционных параметров. Затем подобные функции построены для первичных ядер углерода и железа. На основании полученных результатов проанализировано поведение корреляционных кривых в зависимости от массы первичного ядра и построена функция для определения первичной энергии в зависимости от корреляционных параметров и массы первичного ядра. Проведено моделирование тестовых каскадов, образованных протонами, ядрами углерода и железа для первичных энергий в интервале 1011-1014 эВ при прохождении калориметра космофизического эксперимента PAMELA; оценена точность определения энергии с помощью технологии корреляционных кривых; проведено сравнение со стандартной методикой, используемой в PAMELA.

Разработанная технология корреляционных кривых будет применена в дальнейшем для данных космофизического эксперимента PAMELA для увеличения количества анализируемых экспериментальных данных и повышения точности измерений космических лучей с энергией выше 1011 эВ.

Результаты были доложены в Международных конференциях и опубликованы:

1 Lebedev I., Fedosimova A., Mayorov A., Krassovitskiy P., Dmitriyeva E., Ibraimova S., Bondar E. Direct Measurements of Cosmic Rays (TeV and beyond) Using an Ultrathin Calorimeter: Lessening Fluctuation Method // Appl. Sci. 2021, 11, 11189. https://doi.org/10.3390/app112311189

2 Федосимова А.И., Лебедев И.А., Ибраимова С.А., Дмитриева Е.А., Мурзалинов Д.О. Увеличения точности измерения энергии в эксперименте PAMELA при использовании методики корреляционных кривых // Материалы международной научной конференции студентов и молодых ученых «ФАРАБИ ƏЛЕМІ». Алматы, Казахстан, 6-8 апреля. -2021.- С.57.

3 Федосимова А.И., Лебедев И.А., Дмитриева Е.А., Ибраимова С.А., Бондарь Е.А., Красовицкий П.М. Применение метода накопления сигнала вдоль спектра к экспериментальным данным PAMELA// III Международный научный форум «ядерная наука и технологии» посвященный 30-тилетию Независимости РК, 20-24 сентября.-2021-С.75. https://inp.kz/wp-content/uploads/2021/09/%D0%A1%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA_%D1%82%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%B2_1909.pdf

4 А.И. Федосимова, И.А. Лебедев, Е.А. Дмитриева, С.А. Ибраимова, Е.А. Бондарь , П.М. Красовицкий Особенности распределения событий по множественности вторичных частиц в зависимости от энергии столкновения и ассиметричности сталкивающихся релятивистских ядер // Вестник. Серия Физическая (ВКФ) (Recent Contributions to Physics. -2021. - N3 (78). - С.80-85. https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/1403

5 А.И. Федосимова, И.А. Лебедев, С.А. Ибраимова, Е.А. Дмитриева, Е.А. Бондарь, Д.О. Мурзалинов Возможность применения методики корреляционных кривых к данным экспериментов ATIC и PAMELA для увеличения точности измерений энергии частиц и ядер выше 1012 эВ // Межд. Конф. «Сатпаевские чтения», Алматы, Казахстан. - 2021 - С.1277-1280. https://official.satbayev.university/download/document/20338/%D0%A1%D0%B0%D1%82%D0%BF%D0%B0%D0%B5%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5%20%D0%A7%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%202021%20-%201%20%D1%82%D0%BE%D0%BC.pdf

6 Ибраимова С.А., Бондарь Е.А., Лебедев И.А., Дмитриева Е.А., Мурзалинов Д.О. Определение энергии первичной частицы для данных калориметра эксперимента PAMELA различными методиками // Материалы международной научной конференции студентов и молодых ученых «ФАРАБИ ƏЛЕМІ». Алматы, Казахстан, 6-8 апреля.- 2021.- С.43.