TRANG THÔNG TIN VỀ NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Luận án trình bày các nghiên cứu chi tiết về hoạt động của detector Cherenkov VATLY, bản sao của một trong những detector mặt đất đang được sử dụng tại Đài thiên văn Pierre Auger (PAO). Đề tài nghiên cứu tập trung vào sự đáp ứng của detector đối với các tín hiệu nhỏ, tới một phần mười tín hiệu được tạo ra bởi hạt muon đi xuyên qua detector theo phương thẳng đứng (VEM), mở rộng vùng hoạt động của detector lên đến 104. Nghiên cứu sử dụng phương pháp tìm kiếm thực nghiệm sự phân rã của hạt muon dừng trong khối nước của detector, trong đó chỉ có vài phần trăm thông lượng hạt này có thể phát ra đủ ánh sáng Cherenkov để được ghi nhận trước khi bị dừng hoàn toàn. Nghiên cứu đã làm rõ nhiều tính chất của quá trình ghi nhận cũng như là thông lượng tia vũ trụ.
Luận án bao gồm 8 phần. Nội dung của từng phần được mô tả dưới đây.
Phần 1 giới thiệu chung về tia vũ trụ. Chúng là những hạt nhân nguyên tử đi vào Trái đất từ không gian với năng lượng lên đến 1020 eV ~ 16 Joules. Mặc dù thông lượng không lớn nhưng đóng góp của chúng vào mật độ năng lượng vũ trụ tương đương như bức xạ phông nền vũ trụ (CMB) hay của ánh sáng nhìn thấy hoặc của từ trường, cụ thể là ~ 1 eV/cm³. Phổ năng lượng hàm mũ của chúng mở rộng tới 32 bậc thông lượng (12 bậc năng lượng), có dạng gần đúng là E-2,7.
PAO nghiên cứu vùng năng lượng cao của phổ, nơi có thể tìm thấy thành phần tia vũ trụ ngoài thiên hà. Đây là đài thiên văn lớn nhất thế giới bao gồm ~ 1700 detector Cherenkov
nước bao phủ một diện tích ~ 3000 km² kết hợp với 24 kính thiên văn ghi nhận ánh sáng huỳnh quang được tạo bởi mưa rào khi đi qua bầu khí quyển Trái đất. PAO đã tìm thấy bằng chứng rõ ràng về sự tồn tại ngưỡng cắt Greisen – Zatsepin – Kuzmin (GZK), kết quả của phản ứng photoproduction giữa hạt pion với CMB. Đài thiên văn cũng đã tìm thấy mối liên hệ giữa tia vũ trụ năng lượng cao nhất với các thiên hà lân cận, đặc biệt là với Cen A (tâm thiên hà hoạt động gần Trái đất nhất) nhưng mối liên hệ này khá yếu, còn lại phần lớn các tia này có nguồn gốc chưa rõ ràng, có lẽ do độ phổ cập tương đối của các hạt nhân sắt tăng đáng kể dẫn đến sự bẻ cong lớn bởi từ trường thiên hà.
Hầu hết các tia vũ trụ năng lượng thấp nằm có nguồn gốc Ngân hà và được gia tốc từ vỏ của các tàn dư vụ nổ sao siêu mới (SNR). Cơ chế gia tốc tia vũ trụ năng lượng thấp được mô tả tốt bởi gia tốc sốc khuếch tán khi hạt đi ngang qua bề mặt sốc.
Tại mực nước biển, thông lượng tia vũ trụ phần lớn là các hạt muon có phổ xung lượng suy giảm sâu với một động năng trung bình là ~ 4 GeV. Các đặc điểm chính của chúng được nhắc lại ngắn gọn trong luận văn, bao gồm cả các kết quả đo chính xác được thực hiện đầu tiên bởi nhóm nghiên cứu của chúng tôi tại Hà Nội.
