Файл: Христиансен, Г. Б.pdf

Г. Б. ХРИСТИАНСЕН

КОСМИЧЕСКИЕ

ЛУЧИ

СВЕРХВЫСОКИХ

ЭНЕРГИЙ

И З Д А Т Е Л Ь С Т ВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1974

О Г Л А В Л Е Н И Е

П р е д и с л о в и е

Глава I

Распространение космических лучей сверхвысоких энергий

§1. Источники космических лучей

§2. Распространение космических лучей в межзвездной и межгалакти­

3

посвящаю

П Р Е Д И С Л О В И Е

Космическими лучами сверхвысокой энергии обычно называют первичные космические лучи с энергией более 101 4 —101 5 эв. Их вы­ деление в специальное направление связано в основном со специ­ фической методикой их исследования. Наиболее светосильным для частиц с энергией более 101 5 эв и единственным методом исследо­ вания космических лучей еще более высоких энергий является ме­ тод исследования коррелированных с ними мощных потоков эле­ ментарных частиц и электромагнитного излучения. Эти потоки, достигающие больших поперечных размеров и называемые широ­ кими атмосферными ливнями (ш. а. л.), возникают за счет лавин­ ных процессов, инициируемых первичной частицей в атмосфере1 . Благодаря большим поперечным размерам таких потоков сущест­ венно возрастает эффективная область регистрации каждой кос­ мической частицы сверхвысокой энергии в глубине атмосферы. Именно это делает реальным исследование первичных космиче­ ских лучей вплоть до энергий 102 0 —102 1 эв, несмотря на резко падающий характер их энергетического спектра.

Как установлено в последние годы, энергетический спектр га­ лактических космических лучей простирается по крайней мере на

ходит за счет диффузии в хаотических магнитных полях. В настоя­ щее время произведены измерения этих полей в Галактике с использованием астрофизических методов и принято считать на­ пряженность магнитного поля порядка 3-10~6 гс. Тогда ларморов-

ника до места наблюдения значительно больше ларморовского радиуса частицы. Поэтому изотропные космические лучи сверх-

1 Образование ш. а. л. является следствием достаточной толщины и разрежен­ ности земной атмосферы.

2 Вопрос об энергетическом спектре галактических космических лучей при энер­ гиях < 100 Мэв нельзя считать решенным.

5

из Метагалактики. Таким образом, космические лучи сверхвысо­

Можно перечислить много вопросов, поставленных перед астрофизикой экспериментальными исследованиями последних лет. Среди них вопрос об источниках и механизмах ускорения косми­ ческих лучей с энергией вплоть до 1021 эв, вопрос о причинах не­ эффективности взаимодействия космических лучей предельно вы­ соких энергий с реликтовым излучением Метагалактики и ряд других. Не исключено, что решение этих вопросов потребует пере­ смотра ряда принципиальных положений современной физики. Возможно, что в этом отношении астрофизика космических лучей находится в том же положении, что и современная астрофизика вообще.

С другой стороны, хорошо известен вклад, который внесли в физику элементарных частиц и физику частиц высоких энергий исследования взаимодействия первичных и вторичных космических лучей с веществом. Именно в процессе этих исследований были открыты и изучены новые элементарные частицы (позитрон, мюон, пион, каоны и гипероны), а также обнаружены принципиально новые процессы — электромагнитный каскадный и ядерно-каскад­ ный.

Благодаря успехам ускорительной техники широкий диапазон

мических лучей. При взаимодействии космических лучей с энер­ гиями более 101 4 эв можно ожидать рождения новых гипотетиче­

Вместе с универсальными постоянными h (постоянная ПлаНка) и с (скорость света) элементарная длина может служить основой для конструирования любых других величин любой размерности.

6