Электроны и позитроны с энергией более 1010 эВ в первичных космических лучах

10.

Заключение

.

В ходе выполнения диссертационной работы были получены следующие результаты:

1. Разработана методика выделения электронной компоненты на фоне адронной по параметрам ливня в электромагнитном позиционно-чувствительном калориметре. Разработанная методика является универсальной и с незначительными изменениями в программном обеспечении может быть применена в аналогичных калориметрических экспериментах.

2. Разработана методика измерения суммарного электронно-позитронного спектра с использованием калориметра, нейтронного детектора и.

— время-пролётной системы спектрометра ПАМЕЛА. Данная методика была всесторонне проверена с использованием расчётов Монте-Карло и полётных данных, и в результате была признана надёжной.

3. Была проверена стабильность работы экспериментального оборудования и правильность моделирования его отклика на электроны.

4. С помощью разработанной методики по данным спектрометра ПАМЕЛА был получен суммарный электронно-позитронный спектр в диапазоне энергий от 24 ГэВ до 800 ГэВ, который в среднем представляет собой степенной спектр с показателем -3.15±0.04, с особенностью в области энергий 70 — 200 ГэВ. Это является новым научным результатом, так как измерения в данном диапазоне энергий на околоземной орбите до эксперимента ПАМЕЛА не проводились.

5. Полученный спектр показывает избыточный поток в области энергий 70 — 200 ГэВ, что согласуется с регистрацией избытка в доле позитронов при энергии около 100 ГэВ, измеренной в эксперименте.

ПАМЕЛА.

6. Были проведены численные расчёты спектра электронов и позитронов в околоземном космическом пространстве на базе рассмотрения только механизма вторичного рождения позитронов в межзвёздной среде, которые показали необходимость наличия дополнительного источника заряженных лептонов в Галактике.

7. Расчёты электронно-позитронного спектра в околоземном космическом пространстве с учётом дополнительного источника позитронов и электронов показали, что наблюдаемый избыток может быть связан с тёмной материей, а именно: с процессами аннигиляции нейтралино с массой порядка 200 ГэВ или распада частиц Калуца-Клейна с массой около 400 ГэВ.

Автор выражает благодарность научному руководителю С. А. Воронову и коллаборации ПАМЕЛА.

1. A.M. Гальпер «Космические Лучи», 2-е издание исправленное и дополненное, Москва, 2002.

2. Е.А. Baltz et al., Phys. Rev. D 59 (1999) 23 511.

3. С. Хаякава. Физика космических лучей. 4.2., Москва, Наука, 1974.

4. О. Adriani et al, Phys. Rev. Lett. 102, 51 101−1 51 101−5 (2009).

5. M. Boezio et al., Astrophys. J. 561, 787 (2001).

6. A. S. Beach et al., Phys. Rev. Lett. 87, 271 101 (2001).

7. M. Hof et al., Astrophys. J. Lett. 467, L33 (1996).

8. J. Mitchell et al., Phys. Rev. Lett. 76, 3057 (1996).

9. M. Boezio et al., Astrophys. J. 487, 415 (1997).

10. Y. Asaoka et al., Phys. Rev. Lett. 88, 51 101 (2002).

11. T. Hams et al., Proceedings of the 30th ICRC, 2006.

12. О. Adriani et al., Nature 458, 607 (2009).

13. Gast H., Olzem J.& Schael S., Indirect dark matter search: Cosmic positron fraction measurement from 1 GeV to 50 GeV with AMS-01. Proc. XLIst Rencontres de Moriond, Electroweak Interactions and Unified Theories, 421 (2006).

14. Muller D. & Tang К. K., Cosmic-ray positrons from 10 to 20 GeV A balloon-borne measurement using the geomagnetic east-west asymmetry. Astrophys. J. 312, 183 (1987).

15. Golden R. L. et al., Observations of cosmic-ray electrons and positrons using an imaging calorimeter. Astrophys. J. 436, 769 (1994).

16. Barwick S. W. et al., Measurements of the cosmic-ray positron fraction from 1 to 50 GeV. Astrophys. J. 482, L191 (1997).

17. Boezio M. et al., The cosmic-ray electron and positron spectra measured at 1 AU during solar minimum activity. Astrophys. J. 532, 653 (2000).

18. Alcaraz J. et al., Leptons in near Earth orbit. Phys. Lett. В 484, 10 (2000).

19. Beatty J. J. et al., New measurement of the cosmic-ray positron fraction from 5 to 15GeV. Phys. Rev. Lett. 93, 241 102 (2004);

20. Clem J. & Evenson P., Cosmic ray positron fraction observations during the A-magnetic solar minimum. Proc. 30th ICRC, Merida (2007).

21. Baltz E.A. and Hooper D., JCAP, 7(2005), 1.

22. C. L. Bennett et al., Astrophys. J. Suppl. 148, 1 (2003).

23. T. Sjostrand, P. Eden, C. Friberg, L. Lonnblad, G. Miu, S. Mrenna and E. Norrbin, Comput. Phys. Commun. 135, 238 (2001).

24. P. Gondolo, J. Edsjo, L. Bergstrom, P. Ullio, M. Schelke and E. A. Baltz, JCAP 07, 008 (2004).

25. A. Moiseev et al., Proceedings of the 30th ICRC, 2007, OG1.5, 1014.

26. Ormes J.F. and Moiseev A. A. First GLAST Symposium, Editors Ritz, Michelson and Meegan, AIP 921(2007).

27. Kobayashi T. et al., ApJ, 601 (2004), 340.

28. Aharonian F.A., Atoyan A.M., and Volk H.J., A&A, 294 (1995), L41.

29. Koyama, K. et al. 1995, Nature, 378, 255.

30. Allen, G.E. et al. 1997, ApJ, 487, L97.

31. Keohane J.W., Petre R., Gotthelf E.V., Ozaki M., Koyama K. 1997, ApJ, 484, 350.

32. S lane P. et al. 1999, ApJ, 525, 357.

33. S lane P. et al. 2001, ApJ, 548, 814.

34. Ginzburg V.L., PtuskinV.S. 1976, Rev. Modern Phys., 48, 161.

35. Lukasiak A., Ferrando P., McDonald F.B., Webber W.R. 1994, ApJ, 423, 426.

36. Strom R.G. 1994, A&A, 288, LI.

37. Braun R., Goss W.M., Lyne A.G. 1989, ApJ, 340, 355.

38. Leahy D.A., and Aschenbach B. 1996, A&A, 315, 260.

39. Green D.A. 1988, Astrophys. Space Sci., 148, 3.

40. Blair W.P., Sankrit R., Raymond J.C., Long K.S. 1999, AJ, 118, 942.41.42,43,44,45,46.