Файл: Христиансен, Г. Б.pdf

стояние между частицами rf<CA, то поляризация среды в данном месте от электронов и позитронов имеет противоположный знак и черенковского излучения не будет. Однако {62] число электронов больше числа позитронов, так как в процесс развития э.-ф. лавины вовлекаются электроны среды, а позитронов в среде нет. За счет эффектов аннигиляции позитронов, образования комптон- и б-элек- тронов возникает избыток отрицательного заряда. Его простран-

MKS

ственное распределение [63] близко к пространственному распре­ делению всех ливневых частиц. Таким образом, в декаметровом диапазоне длин волн по условиям когерентности ш. а. л. в целом будет давать черенковское излучение как частица с зарядом zN-e, где

Такая многообещающая оценка оживила интерес к поиску ра­ диоизлучения ш. а. л. Первые эксперименты показали существо­ вание радиоизлучения ш. а. л. на частоте ~40 Мгц [64] (Джелли и др.) и на частоте 12,7 Мгц [339] (В. Д. Воловик и др.).

59

Для регистрации радиоизлучения [64, 65] использовалась узко­ направленная антенна (система синфазных полуволновых вибра­

графическую развертку. Управление разверткой длительностью 15 мк сек проводилось с помощью системы счетчиков. Длитель­ ность импульсов на развертке определялась полосой пропускания

усилителя т——. Если просуммировать амплитуды всех наблю-

даемых импульсов в каждом месте развертки по большому числу разверток, то распределение суммарных амплитуд по длине раз­

ля Земли и отклонения в нем электронов и позитронов в проти­ воположном направлении. Возникающий таким образом диполь движется в атмосфере со скоростью, определяемой скоростью дви­ жения частиц высоких энергий, несущих основной поток энергии ш. а. л. А эта скорость больше с/п. Диполь будет создавать коге­

i

в магнитном поле на расстоянии г от оси ливня, Ui+ (Г) — то же для позитронов. Суммирование проводится по всем частицам, па­ дающим на единичную площадку на расстоянии г от оси и попав­ шим туда в силу кулоновского рассеяния и отклонения в магнит­ ном поле. Указанная сумма есть плотность тока, создаваемая маг­ нитным полем за счет существования в ливне электронов и позитронов. Этот ток переносится в пространстве со скоростью >с/п. Перпендикулярная направлению оси ливня составляющая этого тока в результате также дает черенковское излучение в радиодиапазоне.

3 0 То, что этот максимум приходится на t = 6 мк сек, связано с задержками в регистрирующем устройстве.

60

В следующих работах {67, 68] было обращено внимание на то, что в процессе формирования электрического дипольного мо­ мента происходит ускорение электронов и позитронов за счет силы

Лоренца F ——с [vH]. Поэтому возможно классическое излучение

зарядов, при этом электрическое поле ~eF~e2. И электроны, и позитроны создают поле в одинаковой фазе, и излучение опреде­ ляется полным числом частиц. В радиодиапазоне оно будет коге­ рентным.

не равной нулю второй производной дипольного момента по вре­ мени.

Рассмотренные модели в общем случае будут отличаться час­ тотным спектром и пространственным распределением радиоизлу­ чения. Однако общей чертой рассмотренных моделей является определяющая роль силы Лоренца в формировании поля излуче­ ния. Очевидно, что электрическое поле излучаемых волн должно иметь направление, совпадающее с направлением силы Лоренца

E\\[vH], где и — направление потока частиц ш. а. л., приближенно соответствующее направлению оси ливня.

Предлагаемые модели когерентного радиоизлучения ш. а. л. можно разбить условно на две категории: 1) модели, в которых существенно черенковское излучение ливневых частиц, т. е. излу­

Различные методы исследования радиоизлучения ш. а. л.

Основной задачей экспериментальных исследований радиоизлуче­ ния является получение детальной и точной информации о радио­ излучении по возможности в каждом индивидуальном ливне с использованием методики, не чувствительной к предположениям той или иной модели. Количественное исследование радиоизлуче­ ния началось после включения детекторов радиоизлучения корре­ лированно с большими комплексными установками для исследо­ вания ш. а. л. [71, 72] (С. Н. Вернов и др., Аллан и др.).

Важные предварительные данные о существенной роли геомаг­ нитных механизмов радиоизлучения были получены с использова­ нием статистических методов регистрации соответствующих ш. а. л. В работе [73] использовалась система из узконаправленных антенн на частоте 20 Мгц, ориентированных таким образом, что направ-

61

ления приема этих антенн v составляли различные углы с направ­ лением магнитного поля Земли Я. При этом направления приема были выбраны так, что все они лежали в вертикальной плоскости,

проходящей через направление Я, и набор их был симметричен относительно вертикали. В этом случае при управлении локальной установкой ш. а. л. можно сравнивать суммарные амплитуды импульсов, зарегистрированных парой антенн, с одинаковым углом

Но это не означает количественного решения вопроса о вкладе моделей, учитывающих магнитное поле Земли.

Еще менее определенные количественные данные получаются при изучении частотного спектра радиоизлучения статистическим методом. В работе [74] исследовалось радиоизлучение в диапазоне частот от десятков до 400 Мгц при управлении локальной уста­ новкой ш. а. л. Из-за изменения формы пространственного распре­ деления радиоизлучения при изменении частот в этих эксперимен­

чения с этими параметрами. Так оказалось, что положение им­ пульса радиоизлучения на осциллографической развертке соответ­ ствует ожидаемому при условии, что фронт потока радиоизлучения совпадает с фронтом ливневого диска. Было обнаружено, что импульсы радиоизлучения наблюдаются толькое в ливнях с боль­

общего числа зарегистрированных ш. а. л. составляла не более нескольких процентов.

Однако количественное изучение пространственного распреде­ ления радиоизлучения, его частотного спектра, его поляризации и его связи с первичной энергией £э и другими параметрами ливня возможно только при использовании большого числа антенн, рабо­ тающих коррелированно с комплексными установками.

Для того чтобы понять необходимость такого подхода, рас­ смотрим более подробно регистрацию радиоизлучения ш. а. л. с помощью простейшей антенны — полуволнового вибратора. Имен­ но полуволновый вибратор (или система вибраторов) нашел ши­

62