NGHIÊN CỨU HẠT MUON TRONG MƯA RÀO KHÍ QUYỀN DIỆN RỘNG GHI NHẬN TẠI HÀ NỘI BẰNG DETECTOR CHERENKOV NƯỚC
Vật lí nnguyên tử (Mã số: 62 44 01 06)
Luận án này trình bày chi tiết các nghiên cứu về hoạt động của detector Cherenkov VATLY, một bản sao của detector mặt đất tại Đài thiên văn Pierre Auger (PAO). Đề tài tập trung vào khả năng đáp ứng của detector đối với các tín hiệu nhỏ, mở rộng vùng hoạt động lên đến 10^4. Nghiên cứu sử dụng phương pháp tìm kiếm thực nghiệm sự phân rã của hạt muon dừng trong khối nước của detector, làm rõ các tính chất của quá trình ghi nhận và thông lượng tia vũ trụ.
Luận án bao gồm tám phần. Phần 1 giới thiệu tổng quan về tia vũ trụ, năng lượng, thông lượng và vai trò của PAO trong nghiên cứu tia vũ trụ năng lượng cao, cũng như các đặc điểm chính của thông lượng hạt muon tại mực nước biển. Phần 2 mô tả sự đáp ứng của detector VATLY đối với các hạt muon xuyên qua theo phương thẳng đứng, sử dụng kết quả này để hiệu chỉnh thang đo điện tích. Việc phân tích số liệu Cherenkov bao gồm lựa chọn mẫu hạt muon sạch và đo số hạt quang điện tử. Phần 3 tập trung vào việc ghi nhận hạt electron sinh ra từ sự phân rã của muon dừng trong khối nước, một thách thức do tín hiệu electron yếu. Chương trình mô phỏng đã được phát triển để hiểu quá trình phân rã và ước tính tốc độ đếm.
Phần 4 trình bày phép đo phổ tự tương quan thời gian để phân tách tín hiệu electron từ phân rã muon và tín hiệu muon kép. Phần 5 mô tả chi tiết thiết lập thí nghiệm phức tạp cho phép đo tự tương quan, bao gồm hệ điện tử và các phép đo hiệu chuẩn. Phần 6 và 7 phân tích số liệu thu thập dưới các điều kiện thí nghiệm khác nhau, sử dụng phổ tự tương quan thời gian và phổ cường độ tín hiệu để tách đóng góp của muon phân rã và trùng phùng ngẫu nhiên. Các phân tích này đã khẳng định hiệu năng tốt của thiết bị, cung cấp bằng chứng rõ ràng về hạt muon phân rã với sự phụ thuộc thời gian như dự kiến. Kết quả bao gồm tốc độ đếm sự kiện muon từ cùng một mưa rào (7,0 ± 0,5 Hz) và thời gian suy giảm (1,13 ± 0,04 µs), với bán kính mưa rào ước tính khoảng 30 m cho bội số muon bằng 2. Phần 8 tóm tắt các phát hiện chính, nhấn mạnh vai trò của hệ detector VATLY như một công cụ cơ bản cho nghiên cứu tia vũ trụ và đào tạo sinh viên tại Việt Nam, đồng thời đóng góp thông tin giá trị về mưa rào khí quyển diện rộng tại Hà Nội và hiểu biết về hoạt động của Đài thiên văn Pierre Auger.