Contribution of prompt muon production to total muon fluxes

Summary The flux of prompt cosmic-ray muons coming from charmed particles which are produced in both nondiffractive and diffractive processes of primary-air collisions is computed. Its maximum contribution is estimated by stressing the diffractive character of produced charmed particles. We compare the observed results on angular distributions of muon intensities at a given depth with the calculated results. There is no clear evidence for prompt muons. In a more quantitative analysis, χ² tests with regard to the expected form of the muon spectrum are performed. The expectation is based on a formula of Thompson and Walley for muons coming from pion and kaon decay which shows a sec θ enhancement plus a part of prompt muons. From these quantitative analysis, it is concluded that prompt muons may contribute to the total flux in the energy range between several TeV and several hundreds of TeV but are not beyond the maximum prediction.

---

Riassunto Si calcola il flusso di muoni pronti dei raggi cosmici che derivano da particelle cariche che sono prodotte in processi sia diffrattivi che non diffrattivi di collisioni primariearia. Si stima il suo contributo massimo sottolineando il carattere diffrattivo delle particelle con charm prodotte. Si confrontano i risultati osservati sulle distribuzioni angolari delle intensità muoni a una data profondità con i risultati calcolati. Non c'è una chiara evidenza per i muoni pronti. In un'analisi piú qualititativa si calcolano test χ² con riferimento alla forma prevista dello spettro muonico. La previsione è basata su una formula di Thompson e Walley per muoni che derivano dal decadimento di pioni e kaoni che mostra un incremento di sec θ piú una parte di muoni pronti. Da questa analisi quantitativa si conclude che i muoni pronti possono contribuire al flusso totale nell'intervallo di energia da alcuni TeV a parecchie centinaia di TeV ma non sono al di sotto della previsione massima.

---

Резюме Вычисляется поток быстрых мюонов космических лучей, происходящих от очарованных частиц, которые были образованы в недифракционных и дифракционных процессах первичных соударений. Оценивается максимальная величина вклада быстрых мюонов, отмечая дифракционный характер образованных очарованных частиц. Мы сравниваем наблюденные результаты для угловых распределений мюонных интенсивностей на данной глубине с результатами вычислений. Не обнаружено явного подтверждения для быстрых мюонов. Проводится количественный анализ, χ² проверка ожидаемой формы мюонного спектра. Ожидаемая величина определяется из формулы Томпсона и Валлея для мюонов, возникающих из распадов пионов и каонов, которая обнаруживает sec θ возрастание плюс вклад от быстрых мюонов. На основании этого количественного анализа делается вывод, что быстрые мюоны могут давать вклад в полый поток в области энергий от нескольких ТэВ до нескольких сотен ТэВ.