Введение к работе
Диссертационная работа посвящена детальному исследованию анизотропии космических лучей с энергией Е>1018 эВ и теоретическому рассмотрению галактической модели происхождения частиц сверхвысоких энергий Анализ экспериментальных данных и теоретические модели происхождения космических лучей позволят правильно интерпретировать данные Якутской установки ШАЛ и помочь в решении проблемы происхождения космических лучей сверхвысоких энергий
Актуальность проблемы
Происхождение космических лучей с энергией Е>1018 эВ до конца не выяснено Они могут образовываться нейтронными звездами, ядрами активных галактик, радиогалактиками, квазарами и тд Частицы сверхвысоких энергий менее всего подвержены влиянию магнитного поля Галактики, и направления прихода частиц могут дать важную информацию об областях их генерации Однако задача усложняется из-за незнания особенностей магнитного поля Галактики и массового состава первичного излучения
Несмотря на множество экспериментальных данных, полученных за последние годы, до сих пор остается неизвестным, где образуются частицы сверхвысоких энергий, какие астрофизические объекты ускоряют их до самых высоких энергий Пока не определено, до каких энергий космические лучи являются галактическими, приходят ли к нам внегалактические космические лучи9 Выяснение этих вопросов является актуальной проблемой астрофизики космических лучей
Цель работы
-
Анализ экспериментальных данных по анизотропии космических лучей сверхвысоких энергий по данным Якутской установки ШАЛ
-
Исследование модели галактического происхождения космических лучей на основе численного решения уравнения движения частицы в магнитных полях диска и гало Галактики
3. Астрофизическая интерпретация экспериментальных данных Якутской установки ШАЛ
Научная новизна
Якутская установка ШАЛ представляет комплекс детекторов элементарных частиц, регистрирующих электроны, мюоны и излучение Вавилова-Черенкова Первичные частицы сверхвысоких энергий, которые образуют эти вторичные частицы, относительно редко приходят на Землю, не известны источники их происхождения Все это предполагает разработку новых методов анализа, модельные расчеты для интерпретации данных Автором впервые были применены новые методы анализа данных и проведены модельные расчеты ожидаемых характеристик первичного излучения
Научная и практическая значимость
Совокупность методов анализа экспериментальных данных по проблеме анизотропии космических лучей, разработанных автором, вместе с модельными расчетами траекторий частиц в галактических магнитных полях способствует решению проблемы происхождения космических лучей сверхвысоких энергий
Разработанные методы анализа могут быть применены для анализа
данных на других установках ШАЛ и в других областях знаний Например, сделанное нами уточнение гармонического анализа может быть использовано для анализа данных при меньших энергиях (Е<1017 эВ) Нами высказана идея о том, что кластеры в области сверхвысоких энергий состоят из частиц, которые образованы в кратковременных процессах (типа гамма всплесков), и среди них частицы с наибольшей энергией при равных массах придут на Землю первыми Это может быть использовано для выяснения природы происхождения гамма всплесков Измеряя энергии и времена прихода частиц при гамма всплесках, можно оценить расстояние до источника Выполненные автором теоретические исследования галактической модели происхождения космических частиц могут быть использованы исследователями, занимающимися подобными задачами
С помощью разработанных автором методов анализа экспериментальных данных и численных методов исследования галактической модели происхождения космических частиц коллективом Якутской установки получен ряд приоритетных результатов по физике космических лучей, признанных в России и за ее пределами
Обоснованность и достоверность
Методы анализа данных и математические модели базируются на апробированных и хорошо известных математических методах Некоторые известные методы в области меньших энергий были применены в области сверхвысоких энергий Сравнение результатов анализа экспериментальных данных и теоретических расчетов, проведенных автором, с аналогичными работами других научных групп показало применимость использованных нами методов и достоверность полученных выводов
Вклад автора
Постановка проблемы, разработка методов анализа данных, создание программ обработки данных полностью выполнены автором Кроме того, автор внес существенный вклад в разработку галактической модели происхождения частиц сверхвысоких энергий, создал алгоритмы и программы решения уравнений движения частиц в трехмерном пространстве в рамках предполагаемых моделей магнитного поля Галактики
Апробация результатов работы
Численные методы, описанные в диссертации, используются при анализе и интерпретации данных Якутской установки на протяжении многих лет Некоторые из методов, развитых автором, применимы и на других установках Так, метод оценки ожидаемого числа событий при изотропном распределении первичного космического излучения применялся при совместном анализе данных установок Haverah Park, SUGAR, AGASA, Якутск Автор использовал разработанные модельные расчеты движения частиц в магнитном поле в научном обосновании проекта сверхгигантской установки ШАЛ "Р Auger", когда находился в Fermilab (г Чикаго), а также при совместных работах в институте ядерных исследования в г Лодзь (Польша) и в университете г Стокгольм Результаты, изложенные в диссертации, были доложены на 23 всесоюзных/российских и международных конференциях и симпозиумах, автором опубликовано в научной периодике ПО статей, в том числе в соавторстве с коллегами Якутской и других научных групп Автор написал две главы в коллективной монографии, опубликованной в Сибирском отделении издательства "Наука" Автор был руководителем двух проектов, поддержанных грантом РФФИ
Структура и объем диссертации
