Исследование спектров, высотных широтных и угловых характеристик протон., нейтрон. и мюонной компонент вторич. космич. излуч. в атмосфере Земли в энергетич. диапазоне от 20 МэВ до 100 ГэВ на высотах выше уровня гор Васильев, Геннадий Иванович

Введение к работе

- З -

Актуальность работы

Исследование протоішой. нейтронной и мюопной компонент космических лучой, возникакхцих в результате взаимодействия нуклон-вой компонента первичпого космического излучения с ядрами атомов воздуха, является актуальной задачей. Помимо самостоятельного интереса, заключающегося в выявлении основных закономерностей спектров, высотных, широтных и угловых распределений вторичных частиц в атмосфере, изучение цуклояной и мюонной компонент стимулируется рядом научных и прикладных задач.

При проведении экспериментов по регистрации первичного космического излучения ограничена возможность выведения тяжелой и дорогостоящей аппаратуры за пределы атмосферы, поэтому значительная часть исследований проводится в баллонных экспериментах, что требует учета фона вторичного космического излучения. Например, при магнитном апализе электрически заряженные части-цч альбедо, двигающиеся снизу вверх, способны имитировать прохождение через прибор частиц с противоположном знаком заряда в противоположном направлении, искажая измерения зарядового состава. Потоки вторичных нейтронов, образованные галактическими космическими лучами в атмосфере, затрудняют исследование спектров нейтронов, возникающих в солнечной фотосфере во время солнечных вспышек, так как интенсивности потоков солнечных нейтронов вблизи Земли для большинства вспышек ниже обычного нейтронного фона.

Нейтроны и мюоны альбедо, распадаясь в пределах магнитосферы, являются одним из источников заряженных частиц в радиационных поясах Зомли. Протоны альбедо, с шюргией ниже геомагнитного порога, захватываются магнитным полем, формируя возвратное альбедо.

Оценка потоков нейтрино, возникающих при образования и распаде мюонов, необходима при регистрации солнечных и галактических нейтрино.

Все поорастоющео внимании уделяется проблеме радиационной безопасности при полетах ннсотиой апиации. Современные сворхзву-

'- A -

копыо смолоти поднимаются на высоту до 18-21 км. гиперзиуковыв - cfiuuio 2А км. ПодЪвм па большие высоты ослабляет защитные свойства атмосферы от воздействия пирничной и вторичной радиации на зкитшжи и пассажиров высотных самолетов. Полети и полярних широтах па больших высотах связаны с уиоличониом потоков космической радиации, обусловленным уменьшением защитного действии магнитного поля Земли. Доза, иолучаомая экипажами висотних самолотов, приближается к допустимой для работников атомной промышленности.

Поль работы Цель работы состояла: 1. В разработке модели распространения в атмосфере Земли нук-лопттой и мкюішой компонент космических лучой.

?.. I! нроводошш на се основе расчетов спектров, высотных, широтных и угловых распределений протонов, нейтронов и мюонов космических лучей с энергиями вышо 20 МэВ во всем диапаэопе жест-костей геомагнитного оброэнния на высотах выше уровня гор под любыми зенитными углами.

3. В проведении измерений спектров протопоп и мюонов космических лучей в атмосфере Земли с помощью аэростатных магнитпых спектромотров.

4. В исследовании основных закономерностей спектров, высотных, широтных и угловых распределений протонов, нейтронов и мюонов космических лучой. .

Научная новизна

1. Разработана . етодика для получения спектров протонов, нейтронов и мюонов космических лучой с энергиями выше 20 МэВ под любыми зонитными углами в атмосфере Земли выпк уровня гор в районах от полярных до экваториальных.

2. Проведены расчеты с помощью метода Монте-Карло спектров, широтных, высотных и угловых распределений протонов, нейтронов и мюонов космических лучей и атмосферо Земли в оиорготичоской области вышо 20 МэВ в периоды минимума и максимума солнечной активности и во время солнечных вспышек.

3. Проведены измерении спектров мюонои и протонов космических

лучой с помощью аэростатных магнитных спектрометров п районах с вертикальными жосткостями геомагнитного обрезания 0.6 ГВ и 2.9 - 3-5 IB на глубинах остаточной атмосфери 9-20 г/см". Измерен высотный ход потоков протонов и мюонов в районе с вертикальной жесткостью геомагнитного обрезания 3-5 ГВ для глубин

р остаточной атмосферы 9-510 г/см".

4. Определены основные закономерности спектров, высотных, широтных и угловых распределений протонов, нейтронов и мюонов космических лучей с энергиями віішо 20 МэВ в атмосферо Земли для

р глубин остаточной атмосфери 0-300 г/см".

Научная и практическая значимость работ» Результати проводетшх исследований при использовании интерполяции могут быть применены для количественных оценок потоков

протонов, нейтронов и мюонов космическх лучой с энергиями от

о 20 МэВ до 100 ГэВ на глубинах остаточной птмоферы 0-300 г/см

во вспм диапазоне вертикальных хссткостой геомагнитного обреза
ния' под любым зенитным углог.1, что является необходимым при ре
шения ряда научных и нрикладішх задач (оценка Фона при планиро
вании экспериментов, проблемы радиационной безопасности, нейт
ринные эксперименты И 'Т.Д. ) '

Выполненные исследования могут быть развиты как в направлении совершенствования модели взаимодействия космических лучой с атмосферой, так и в направлении проведения болоо совершенных экспериментов по измерению спектров космических лучей.

Оспооныо положения, выносимыо на защиту:

4. Методика и результаты расчетов спектров протонов, нейтронов и мюонов космических лучой с анергиями выше 20 МэВ под любыми зенитными углами в атмосферо Зо мл и шшіо уровня гор в районах от полярных до экваториальных.

5. Результаты измерения споктров мгоонон и протонов космических лучей с помощью аэростатных магнитных спектрометров в районах с вертикальными жесткостями геомагнитного обрезания 0.6 и 2.9-3.5 ГВ на глубина остаточной атмосферы 9-20 г/см . Результаты измерения высотного хода потоков протонов и мюонов в районе с вертикальной жесткостью геомагнитного "брезания 3.5 ГБ для глубин

- б -

остаточной атмосферы Ч-ЬЛО г/си~ .

Аігрооацип работы и публикации

Основино результати диссертации докладывались и обсуждались на Всосоюаїшх конференциях по космическим лучам (198-4. 1980 г.) и на Международном семинаре по баллонным исследованиям (Москва, 1991 г. ) По томе диссертации опубликовано 10 печатных работ. Структура и oo'lдм диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит TjO страниц, в том число 27 рисунков, 61 таблицу к список литературы, включающий 95 наименовании.