Файл: Христиансен, Г. Б.pdf

данным о распределении числа мюонов в ливнях

с фиксирован­

ным числом электронов jVe (см. рис. 73, а и б [227])

при изменении

Ne в

широком интервале, соответствующем Е0= 10 1 5 - М0 1 8 эв. Что

касается анизотропии, то

качественно

в случае

превалирующей

роли

метагалактических

космических

лучей ее

малая величина

пределения галактик п по г и по

/к . л .. т. е. от функции n(r,

I).

Источники космических лучей. Остается еще важный вопрос о

конкретных источниках космических лучей

сверхвысоких

энергий.

В монографии [301] приводятся

решающие

аргументы

в

пользу

новых

/ ~ порядка

нескольких

световых лет

— 3 • 1018

см,

а на­

пряженность

магнитного

поля в

них # ~ 1 0 ~ 3

гс,

то

радиус

кри­

визны

частиц

с энергией

£ = 300

HZl = 3-1017Z

эв

будет

порядка /,

и тем

самым

такие

частицы не

смогут

удерживаться в

оболочке

в процессе ускорения. На самом деле

для эффективного ускоре­

ния

необходимо даже, чтобы 1~^><51.

Полагая

3i =

/,

имеем

£ m a

x = 3-10, 6 Z

эв.

присутствуют

Поскольку

в космических лучах, по-видимому,

протоны с энергией

вплоть до 1018 эв, а спектр

космических

лучей

ских лучей таких высоких

энергий. После

открытия пульсаров и

в особенности после того,

как утвердилось

мнение, что пульсар —

Действительно,

согласно

современным

представлениям

пуль­

сар,

возникающий

из Сверхновой,

сохраняет ее магнитный

мо­

мент.

Поскольку

размеры

пульсаров

чрезвычайно

малы

(/?~10 км), магнитные

поля

на

их

поверхности

должны

дости­

гать

фантастических

величин

~ 1 0 1 2

гс.

Для

пульсара

EmaLX

—

= 300HZR~.3• 102• 1012• 106 Z~3• 102 0 Z

эв.

Существуют

различные

механизмы

ускорения в пульсарах,

например [324],

за

счет

так

называемого

кумулятивного

меха­

нейтрального слоя, и заключается в превращении

энергии маг­

нитного

поля

в энергию электрического

поля

и

последующем

ускорении

частиц

электрическим

полем

вплоть до

энергий

поряд­

ка 300 HZI

эв,

где / — толщина нейтрального слоя.

В случае кумулятивного механизма ускорение частиц происхо­

дит в

областях, где магнитное поле равно

нулю. С

другой

сторо-

1 5 4 На

международной

конференции

в г. Хобарт

(Австралия,

1971)

было

сообще­

ние о

регистрации

двух ш. а. л.

с

— 1022

эв

(см. § 2

наст,

главы).

теряемой

на

пути

R

за

счет

магнитотормозных

потерь

£ > 3 0 - ^

d

E

ds

Величина

JE

2

2

у

2 f

W

V

эрг

предполагая, что масса частицы

2

zz

— Я

(——Y

2BL

AMc

ds

3

\2ZMc*/

см

=

2ZMcK

1

Е

Из

второго

условия

имеем

Е >•

3

Ч 2 Z M c 2

)

I

X 10

1 2

эв

4-10'л

г3

Q21

гс.

При

и значит Я < —

, для протонов Я < — —

Y 2

у

этом

необходимо, чтобы

^ — —

y

A f c

> 1 0 ~ 1 3

\ 3

см

выполня-

лось для протонов и условие jR>10— 1 3

—-— см — для ядер.

Если при­

нять

Я ~

101 2

гс, то из

ограничений

на Я

следует,

что

ускорение

возможно

до значений

y ^ 6 - 1 0 4

Z 3

/ 2

и для

протонов у<С3-104 . Сле­

довательно,

протоны

будут

ускоряться

всего

лишь

до

энергии

— 3• 101 3

эв,

а

ядра

с 2 = 1 0

до энергий

6-104 Z3 / *.2Z

Г э в ~ 6 - 1 0 4 х

X 30-20 Гэв=^4-101 в эв. Условия

в

отношении R при

этом

также

выполняются.

Етах

Для

того

чтобы

увеличить

для

протонов,

можно

предполо­

жить,

что ускорение

происходит

на границе

магнитосферы пульсара

(/?=10 1 0

см),

где поле

Я уже

не столь

велико

( Я д а Ю 4

гс). Тог-

- j ^ - ^ З - Ю 8

Г з е ^ З - Ю 1 7

эв,

т. е. все

еще

существенное

ограничение.

Реальное

Етах

будет

еще меньше, так как при полученном

значении

Етах

уже

плохо

выполняется

второе условие

в

отношении

R. Для

ядер с

Z ~ 1 0

£ m a x ~

109 Гэв=Ю]&

эв из условия для R.

Таким

образом,

наличие

протонов

в

первичном

излучении

вплоть

до £ о ~ Ю 1 8

эв

является

аргументом

по крайней

мере

про­

тив

некоторых

механизмов

ускорения

в пульсарах. Если в

даль-

(Англия)

[228]

и

Сиднейского

1,6

университета

(Австралия)

(д[3(>Е)(Е/,0,5У]>см2секстер1

[235]. На рис. 92 представле­

ны данные

об

энергетическом

-Ю

Сидней

эксп.

спектре

космических

лучей

с

ф

Хаберал

Парк

£ о > 1 0 1 9

эв

самих

авторов

по

материалам конференций в Бу­

изобарная

HoOtJb

дапеште

[228]

(1969 г.)

и в Ав­

А-1

стралии

[235]

(1971

г.). Кроме

того, приводится

наша

интер­

претация

данных

[235],

пред­

ставленных

на

Австралийскую

конференцию

в

виде

спектра

ливней по числу мюонов. Нами

-12

использовался

коэффициент

пересчета, найденный

путем эк­

^

А-64

страполяции

из

области

энер­

гий менее 101 9 эв модели СКР.

Энергетический

спектр 1 5 5

при­

_1_

веден для А = 1 и А = 6 4 . С по­

19

20

21

мощью

Сиднейской

установки

(рис.

92)

зарегистрированы

космические

лучи с

энергией

Рис. 92. Энергетический спектр кос­

более 102 0

эв.

мических лучей в области предельно

Однако

в

настоящее

время

в

высоких

энергий ( £ o > 1 0 1 9

эв): ф

—

данные

[228];

— — данные

[235]

с

литературе известно 2 события,

коэффициентом

пересчета

по

модели

энергия

которых

оценивается

НММ с

А = \;

верхний

и

нижний

пунктир — спектры с коэффициента­

J^IO2 1 эв. Одно

из

них

было

ми пересчета

по СКР

для

А = 1 и

зарегистрировано

на

Сидней­

/1 = 64

соответственно

ской установке

[326], другое—

на расширенной

установке Токийского университета

[118]. В

ра-

17 Г. Б. Христиансен

253

ние б составляют

соответственно 20h 14,5' и 24°.

С точностью до нескольких градусов это направление совпа­

дает с направлением на пульсар

(Лр 2015 + 28)

и квазар

(ЗС409).

Пространственное

распределение

частиц,

по-видимому,

хорошо

согласуется с функцией Нишимуры и Каматы

при s = 0,8_

Отноше­

ние числа электронов и мюонов

(с Ец~\,5

и

5

Гэв)

на

расстоя­

нии г = 700 м

от

оси

не

противоречит ожидаемому

на

основании

экстраполяции

обычных моделей развития ливня.

Используя эти модели, соответствующие различным

зависи­

мостям ns(E0),

авторы получают

для оценки

первичной

энергии

Е0

~ ( 2 ч - 8 ) • 1021

эв в

предположении Л = 1. Эта оценка

не

являет­

ся

бесспорной,

так

как

ш. а. л.

зарегистрирован

фактически че­

тырьмя детекторами

(одним из

которых

являлась

центральная

нием функции

р(г) на

расстояниях

г от

оси, которые фактически

не изучаются.

Поэтому

поведение

р(г)

в

центральной области

ливня нужно предполагать. Наконец,

оценка

Е0 на основании дан­

первичных

частиц

приняты

протоны.

Тем

не менее,

на

наш

взгляд,

авторы вправе утверждать, что

минимальная

оценка

Е0

не намного

меньше

^ 1 0 2 1

эв.

Если экстраполировать на эту область энергий спектр с интег­

ральным

показателем у=1,6,

то наблюдаемая

интенсивность с

£ 0 > Ю 1 9

эв

и 1020 эв согласуется с этим законом, а интенсивность

частиц с £ о ^ Ю 2 1

эв в 30

раз

превосходит ожидаемую.

Возмож­

но, это означает даже уменьшение показателя

спектра у

в обла­

сти £ 0 ^ 1 0 2 0

эв.

распределе­

Большой

интерес представляют также данные о

нии зарегистрированных космических лучей с

Е0>№19

эв по

па­

раметрам а

и б.

нейского университета. Космические лучи

с £ о > 1 0 1 9

эв

не пока­

зывают каких-либо признаков

анизотропии1 5 6 .

Для

нескольких

случаев при Е0>

1020 эв

и для

случая при

£ 0 ~ 1 0 2 1

эв

направле­

ния

прихода находятся

вблизи

направлений на

активные

объекты

1 5 6 В

работе

Вольфендейла и др. (Парижский симпозиум

по космическим лучам,

сентябрь

1972)

проанализирована

корреляция

направлений

осей

ливней с

£ о > Ю 1 9

и направлений на пульсары нашей Галактики. Анализ

дал отрица­

тельный

ответ.