L. Tallone

On the charge and energy spectrum of heavy primaries in cosmic radiation

Summary529 tracks of heavy primaries in the cosmic radiation have been studied. Charge measurements have been carried out on all tracks with a photometric method, and independent checks with gap counting have been performed on Boron and Carbon tracks. All tracks have been followed through and a total of 331 nuclear collisions observed. From the analysis of these interactions, the interaction mean free paths and fragmentation probabilities in emulsion and in air have been determined. The results are in good agreement with those of other workers and have been used to extrapolate the charge distribution at the top of the atmosphere: the ratios of light nuclei and of heavy nuclei to medium nuclei, at the top of the atmosphere, are 0.30 ±0.09 and 0.51 ±0.11 respectively. Results of energy determination on 275 tracks give a value 1.541-0.130.16 for the exponent of the integral energy spectrum. Some difficulties in the application of Peters’ relation between the energy of primary and the angles of emission of the fragmentation products are discussed.RiassuntoSono state analizzate 529 tracce di nuclei pesanti, primari della radiazione cosmica. Su tutte le traoce sono state eseguite misure di carica utilizzando un dispositivo fotometrico; per controllo si sono eseguite misure di carica con conteggio di gap su tracce di boro e carbonio. Tutte le tracce sono state seguite nell’emulsione ; nel corso delle osservazioni sono state rilevate 331 interazioni nucleari. L’analisi di queste interazioni ha permesso di determinare il libero cammino medio e le probabilité di frammentazione in emulsione ed in aria. I risultati, che sono in buon accordo con quelli ottenuti in altri laboratori, sono stati utilizzati per estrapolare al top dell’atmosfera lo spettro di carica. Al top dell’atmosfera il valore del rapporto tra nuclei leggeri e nuclei medi è 0.30 ±0.09, quello del rapporto tra nuclei pesanti e nuclei medi è 0.51 ±0.11. É stata misurata l’energia di 275 tracce per determinare l’esponenteK che compare nella formulaN(E) = C(E+mp+C2-K dello spettro integrale. Il risultato è K= 1.54-0.13+0.16. L’analisi è stata eseguita utilizzando la relazione di Peters tra l’energia del primario e l’angolo di emissione dei prodotti di frammentazione. I limiti di validità di tale relazione sono discussi nel corso del lavoro.

A high energy nuclear interaction

SummaryWe determined thepβ of the secondaries of a high energy jet from scattering measurements. We calculated the angular and momentum distribution in the centre of mass system and we found a good agreement with Heisenberg’s and Wataghin’s theories. We give also the value of the percentage of K-mesons emitted in the nuclear interaction and an estimate of the mean free path for nuclear interactions of the charged π-mesons.RiassuntoAbbiamo determinato il pβ dei secondari di un getto di alta energia mediante inisure di scattering. Abbiamo calcolato la distribuzione degli angoli e dei momenti nel sistema del baricentro trovando un buon accordo con le teorie di Heisenberg e di Wataghin. Diamo anche il valore della percentuale di mesoni K emessi nell’interazione e quello del cammino libero medio per interazioni nucleari dei carichi.

Observations on the long-range interactions of pions

SummaryA slack of nuclear emulsion exposed to 14 GeV/c negative pions has been examined by along-the-track scanning. Events with three outgoing relativistic tracks («tridents») were analysed to see whether their featuares are consistent with those to be expected for interactions in which an additional pion pair is produced in a process in which the nucleus acts coherently. Examples of such proposed processes are diffraction dissociation and electromagnetic production. Coherent events are characterized by extremely low momentum Transfer to the «target » nucleus, and by the absence of any evidence of nuclear excitation. In 168 metres of track. 13 trident events were found in which none of the three outgoing particles is an electron. Five of these satisfy the criteria for diffraction dissociation, and of these one also falls within the narrower criteria for Coulomb production of a pion pair. From theseRiassuntoUn pacco di emulsioni nucleari esposte al fascio di mesoninegativi di 14 GeV/c del prosincrotone del CERN è stato esplorato per traccia, c sono state registrate lo interazioni delle particclle primarie (stelle, stops, diffusioni anclasticho). Il libero cammine medio. non corretto per la contaminazione di mesoni Μ del fascio (∼ 6%) è risultato di cm 329 su un totale di 168 metri di traccia. Un analisi dettagliata delle interazioni è stata iniziata, prendendo in considerazione innanzi tutto gli eventi in cui tre particelle relativistiche emergono dal punto di interazione con forte collimazione e senza eccitazione visibile del nuoleo colpito (tridenti). Processi di questo ripo, in cui le tre particelle emergenti sono pioni, e in cui i] nucleo bersaglio puó aver reagito coerentemente con assorbimento trascurabile di energia e quantità di moto, sono stati descritti teoricamente come dissociazione diff’rattiva della particella primaria, o come interazione elettromagnetica con scambio di fotoni virtuali. In quest’ultimo caso è stato data da Ferretti una formula esplicita che (nel caso di un ipotetico stato risonante T= 1,J= 1) lega la sezione d’urto per produzione di una coppia di pioni da pioni su nuclei complessi alla sezione d’urto pione-pione. 10 dei 27 « tridenti » osservati sono risultati casi di produzione diretta di coppie di elettroni. In 5 dei rimanenti casi il bilancio energetico e della quantità di moto è risultato compatibile con l’ipotesi di un’interazione coerente con un nucleo complesso ; in uno in particolare sono rispettate nei limiti degli errori le condizioni più restrittive imposte dall’interazione col campo coulombiano del nucleo. I dati attuali possono fornire solo grossolani limiti superiori per le sezioni d’urto, poichè altri processi, non coerenti, possono concorrere alla produzione di eventi del tipo qui descritto. Con questa avvertenza, e ammettendo che l’evento compatibile con 1’interazione elettromagnetica sia un esempio del particolare processo proposto da Ferretti, si ricava un limite superiore di 440 mb per la sezione d’urto pione-pione alla risonanzaT = 1,J= 1.

A V-event associated with a star from which a K-meson is emitted

SummaryFrom a star observed in a stack of stripped emulsions, a K-meson and a neutral particle decaying in flight are emitted. The V-event can be interpreted either as a Λ0 decay (Q=36−16+67 MeV) or as a θ0-decay (Q=216−55+150 MeV).RiassuntoDa una stella osservata in uno stack di «stripped emulsions» vengono emessi un mesone K ed una particella neutra che può essere interpretata sia come una Λ0 conQ=36−16+67 MeV, sia come una θ0 conQ=216−55+150 MeV.

A study on electromagnetic showers in nuclear emulsions

SummaryA considerable number of electromagnetic cascades have been analyzed to determine the increase of the multiplicity with the primary energy, the spectrum of the energies of the secondaries and the trident production. No appreciable discrepancy from the theory has been remarked.RiassuntoStudiando un notevole numero di cascate elettromagnetiche, abbiamo determinato l’andamento della moltiplicazione in funzione dell’energia del primario, lo spettro di energia delle coppie secondarie e la produzione di tridenti. Non abbiamo rilevato nessuna apprezzabile differenza dalle previsioni teoriche.

Detailed analysis and discussion of two narrow showers of pairs of charged particles

SummaryDetailed experimental data on two events consisting of a narrow shower of pairs of charged particles are reported. An analysis of the common features of the events points out some difficulties in the explanation of the phenomenon as an ordinary cascade shower. Other possible interpretations are suggested.RiassuntoSi descrivono dettagliatamente due casi di sciami di coppie di particelle cariche, e si danno i risultati delle misure sperimentali. Una analisi delle caratteristiche comuni ai due eventi rende difficile la loro interpretazione come normali cascate elettrofotoniche. Si suggeriscono altre possibili interpretazioni.

HIGH Z NUCLEI IN COSMIC RADIATION

SummaryAdding the results obtained by measuring the charges of 117 heavy nuclei (Z ⩾ 10) to those obtained in a previous paper, we determined the values of the ratioN(Z ⩾ 15)/N(Z ⩾ 10) at flight altitude and at the top of the atmosphere, and of the ratioN(Z = 26)/N(Z ⩾ 10) at flight altitude, at the top of the atmosphere and at the C.R. source. It results that the chemical composition of the C.R. source differs from the average composition of the universe, being much richer in heavy nuclei (Z ⩾ 15) and in particular in Iron. The absorption mean free path in air was also determined studying the zenith angle dependence of C.R. flux.RiassuntoRiunendo i risultati ottenuti misurando le cariche di 117 nuclei pesanti di caricaZ ⩾ 10 a quelli ottenuti in un precedente lavoro, si è determinato il valore del rapportoN(Z ⩾ 15)/N(Z ⩾ 10) all’altezza di volo e alla sommità dell’atmosfera, e del rapportoN(Z = 26)/N(Z ⩾ 10) all’altezza del volo, alla sommità dell’atmosfera e alla sorgente della Radiazione Cosmica. I risultati indicano che la composizione chimica della sorgente della R.C. differisce dalla composizione media dell’universo, essendo più ricca di nuclei pesanti (Z ⩾ 15) ed in particolare di Fe. Si è anche determinato il cammino medio di assorbimento nell’aria analizzando la dipendenza del flusso dei primari pesanti dall’angolo zenitale.

Interactions of 1.15 GeV/c K− mesons in emulsions. Preliminary results

In a preliminary scanning of a large stuck of G-5 emulsions exposed to a 1.15 Bev/c K--meson beam a total of 400 interactions was studied. The mean number of prongs per star was determined to be 5.6 plus or minus 0.6 in the stars found by track following and 6.2 plus or minus 0.4 in the stars found by area scanning. The composition of the 400 stars is analyzed. (C.J.G.)

On the charge and energy spectrum of heavy primaries

SummaryThe relative abundance and energy spectrum of heavy primaries in the cosmic radiation were derived using 529 tracks found in two stacks flown at high altitude at a mean geomagnetic latitude of 46° North. The amount of atmosphere and of packing material above the scanned sections of both stacks was 17 g/cm2. A good resolution was obtained in the range 3 ≤ Z ≤ 10, while in the range Z > 10 the uncertainty was ▵Z = ± 1. In order to check the resolution between boron and carbon, gap-length measurements were made on 65 boron and carbon tracks. The results of the two methods are in good agreement. All tracks were traced through the stack and a total of 331 nuclear interactions found, in order to derive the interaction mean free path and the fragmentation probabilities. The results on the relative abundance of the three charge groups (light 3≤Z≤5 (L), medium 6≤Z≤9 (M), heavyZ ≥ 10 (H)) on a total of 242 tracks whose angle of incidence to the vertical was less than 30° are the following:Flight altitudeTop of the atmosphereN1/NM0.46 ± 0.070.30 ± 0.09NHNM0.40 ± 0.040.51 ± 0.11 To obtain the energy spectrum three types of measurements on 275 tracks were made: a)relative track to track scattering on the α-particles ejected in the interactions. b)mean opening angle of fragmentation products. c) multiple scattering on a few very flat primary tracks. The integral spectrum in the range 1.5 GeV÷100 GeV agrees fairly well with a power law of the type:N(E) =C/m0c2+E)n, withn = 1.54−0.13+0.16

An analysis of three K-mesons ejected from stars

SummaryIn a stack of striped emulsions three cases of K-meson decays have been found. K2 and K3 have a mass of 915±130 m3e; the secondaries cannot be identified. The mass of K1-meson is 1020±270 me (scattering-range) and 1165±130 me (ionization-range); its secondary is a light meson withpβ= 104±24 MeV/c.RiassuntoIn uno stack di «stripped emulsions» sono stati trovati tre casi di disintegrazione di mesoni K. K2 e K3 hanno una massa di 915±130 me; non è stato possibile identificare i secondari. La massa del mesone K1 è 1020±270 me (scattering-range) e 1165±130 me (ionizzazione-range); il suo secondario è un mesone leggero conpβ=104±24 MeV/c.