Введение к работе
Актуальность темы
Исследование спектров электронов и позитронов в ближайшем космическом пространстве представляет интерес с точки зрения изучения ожидаемого . фона - при измерениях интенсивности галактических частиц, механизмов генерации потока частиц в околоземном пространстве, оценки радиационной обстановки. Особый интерес представляет изучение обнаруженных в недавнее время нестационарных явлений в поведении потоков высокоэнергетичных частиц и взаимосвязь их .с разного рода гелио и геофизическими процессами. "-
Эксперименты, проведенные на спутниках "Протон-3","Протон-4", '"Космос-225", "Космос-490", "Космос-555", "Интеркосмос-Болгария-1300","Метеор","OGO-5",на орбитальных станциях "Салют-6Н, "Салют-7" и многие другие, показали, что потоки высокоэнергичных электронов и позитронов имеют сложную пространственную структуру: высотную, широтную, питч-угловую, долготную, -не отраженную в расчетах и' зачастую противоречащую простым, теоретическим моделям. В частности, в эксперименте на орбитальной космической станции "Салют-7" были проведены прямые измерения . интенсивностей раздельно электронов .и позитронов как в Бразильской геомагнитной аномалии, где регистрировалась захваченная радиация, так и под радиационным поясом. Было показано, что зарядовый состав электронного компонента радиационного пояса существенно отличается от состава частиц под поясом.
Источниками высокоэнергетических электронов и позитронов в околоземном пространстве являются распад пионов и каонов, образованных при взаимодействии' первичных космических лучей (ПКЛ) с ядрами атомов остаточной атмосферы; образование б-электронов при соударениях протонов ПКЛ с атомными электронами с большой передачей энергии; распад радиоактивных ядер; конверсия 7_квантов и т>п- В настоящее время наиболее разработана теоретическая модель, основанная на предположении о том , что главным источником высокоэнергичных электронов и позитронов (Е?Ю МэВ) является распад заряженных пионов,
образованных при взаимодействии частиц первичных космических лучей с ядрами воздуха в верхних слоях атмосферы. Однако расчеты на основе этой модели, выполнены ввиду их сложности с большими приближениями и не объясняют многих особенностей наблюдаемых потоков высокоэнергичных электронов и позитронов даже под радиационным поясом.
Детальное изучение энергетических спектров раздельно для электронов и позитронов и сравнение экспериментальных данных с точными расчетами может позволить выделить доминирующие источники и уточнить вклад того или иного источника в различных энергетических интервалах.
Це л ь настоящей работы состояла в измерении и теоретическом исследовании энергетических спектров раздельно для электронов и позитронов с энергией более 20 МэВ в околоземном космическом пространстве. Научная новизна
I. Впервые проведены раздельные измерения дифференциальных энергетических спектров электронов и позитронов в диапазоне от энергий 15 до 1Ь0МэВ вне атмосферы под радиационным поясом для различных интервалов питч-углов в зависимости от жесткости геомагнитного обрезания.
2. Разработана модель расчета спектров электронов и ' позитронов .образующихся в процессе взаимодействия ПКЛ с ядрами атомов остаточной атмосферы. В расчетах впервые одновременно учтены как угловые распределения исходных и рождающихся частиц, взаимодействия вторичных частиц с атомами воздуха, так и движение электронов и позитронов в магнитном поле Земли.
3. Проведенные на основе разработанной модели расчеты спектров электронов и позитронов в диапазоне энергий 10-1000 МэВ позволили, уточнить представления о формировании готоко; этих частиц в околоземном пространстве, количественно описать экспериментальные результаты. Расчеты оказывают, что значительную роль в формировании потоков электронов и позитронов альбедо в околоземном пространстве на высотах более 200км играют электрон -фотонные каскады в атмосфере на высоте 10+50 км.
Практическая значимость
Разработана'модель расчета характеристик потоков электронов .и позитронов высоких .энергий в околоземном пространстве, которая монет быть использована при планировании экспериментов и изучении радиационной обстановки.
Полученные в эксперименте данные о характеристиках потоков высокоэнергичных электронов могут быть практически использованы в НМИЯФ МГУ, ФИ РАН, ИКИ РАН ,МПГ и других организациях,проводящих исследования космического пространства. Автор защищает
1. Результаты определения спектрометрических характеристик
магнитного сцинтилляционного спектрометра "Мария-2".
-
Результаты измерения дифференциальных спектров электронов и позитронов с энергиями 15-150 МэБ под радиационным поясом
-
Методику расчета интенсивностей электронов и позитронов с энергией 10-1000'МэВ в околоземном пространстве на средних и низких широтах.
4. Результаты расчета . энергетических спектров электрон-
позитрошюго компонента под радиационным поясом.
Апробация работы Основные результаты диссертации докладывались на 21 и 22 Международных конференциях по космическим лучам, Всесоюзной конференции (Алма-Ата,1988), Международном семинаре по космическому приборостроению (Фрунзе,1989), Межрегиональной, конференции по космическим лучам (Самарканд,1992).
Публикации Основное содержание диссертации отражено в 9 печатных работах и пяти отчетах по НИР.
Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и двух приложений. Работа изложена на 126 страницах и содержит 38 рисунков, 2 таблицы и 90 библиографических ссылок.
