Файл: Иноземцев, Г. Г. Незатылованные шлицевые червячные фрезы-1.pdf

Ситуация не изменится, если рассматривать потери энергии на расширение Вселенной, поскольку зависимость потерь на расши­ рение от энергии также линейна:

Здесь Я (/) — постоянная Хаббла.

Следовательно, влияние энергетических потерь на форму спектра адронов следует ожидать только в тех диапазонах энергии, где за­ висимость потерь от энергии нелинейна. Поэтому модуляция энер­ гетического спектра космических лучей может проявиться в нереля­

где проявляются энергетические потери на взаимодействие с электро­ магнитным излучением (см. § 3.2 и гл. 7).

Изменение спектра субкосмических лучей в Метагалактике, обусловленное ионизационными потерями, рассматривалось в ра­ ботах [39—41]. Мы подробно остановимся на этом вопросе в §6.4

всвязи с интерпретацией рентгеновского фонового излучения.

Вмежгалактическом пространстве потери энергии на расширение Вселенной доминируют над ядерными потерями:

Поэтому значение энергии, при которой начинают проявляться взаимодействия космических лучей с электромагнитным излучением, определяется из равенства энергетических потерь, обусловленных расширением Вселенной (4.72), и энергетических потерь на взаимо­ действие с излучением dEJdt:

£ftt at

Энергия Eht определяет положение излома в спектре космических лучей (см. § 7.1).

Сп и с о к л и т е р а т у р ы

1.Сыроватский С. И. «Ж- эксперим. и теор. физ», 1961, 40, р. 1788.

4.Чихачев А. С. Диссертация. МИФИ, 1971.

5.Каплаи С. А. «Ж- эксперим. и теор. физ.», 1955. 29, с. 406.

8.Кардашов H. С. «Астрон. ж.», 1962, 39, p. 393.

9.Hirth W. Z. Astrophys. 1967,65, p. 48.

10. Melrose D. Astrophys, Space. Sci., 1969, 5, p. 131.

11. Прилуцкий О. Ф., Розенталь И. Л., Шукалов И. Б. «Астрон. ж.», 1970, 47, с. 832.

12. Прилуцкий О. Ф. «Астрон. ж.», 1973, 50 (в печати).

13.Шкловский И. С. «Астрон. ж.», 1960, 37, с. 256.

14.Hogbom J. A., Shakeshaft J. R. Nature, 1961, 189, p. 561.

175

Глава 5

ЭЛЕКТРОНЫ В ГАЛАКТИКЕ

§ 5 . 1 .

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТЕ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ ВБЛИЗИ З Е М Л И

Первичное космическое излучение состоит в основном из адро­ нов. Интенсивность электронной компоненты за пределами атмо­ сферы составляет менее 1 % полной интенсивности космических лу­ чей.

Указанное обстоятельство обусловливает экспериментальные трудности изучения первичных космических электронов.

Во-первых, регистрация космических электронов проводится на сильном фоне адронов. Поэтому для выделения событий, вызы­ ваемых электронами, приходится использовать характерные особен­ ности взаимодействия электронов с веществом, отличающие их от ядерных частиц. Для идентификации электронов в области малых энергий (Ее <Z 100 Мэв) используется различие между ионизацион­ ными потерями релятивистских электронов и нерелятивистских ад­ ронов. В области более высоких энергий электроны и адроны разли­ чаются по свойствам ливней, образованных частицами высоких энер­ гий при прохождении через вещество. Эти линии наблюдаются с по­ мощью фотоэмульсий или искровых камер. Кроме того, для иденти­ фикации электронов часто применяют газовые черенковские счет­ чики, регистрирующие частицы со скоростями выше пороговогозначения. Нередко используется сочетание нескольких методов.

Во-вторых, наблюдения первичных космических электронов проводятся на сильном фоне вторичных, образующихся при взаимо­ действии первичного космического излучения с атмосферой. Для выделения первичных электронов приходится использовать косвен­ ные методы, экстраполируя зависимость интенсивности излучения от глубины атмосферы к границе атмосферы. Заметную неопределен­ ность в величину интенсивности первичных электронов вносят так называемые дважды альбедные (re-entrant) электроны—вторичные электроны, образующиеся в сопряженных точках магнитного поля Земли и распространяющиеся вдоль силовых линий магнитного поля.

17?

Поэтому не удивительно, что первые наблюдения первичных кос­ мических электронов были проведены только в 1961 г. [1]. И даже сейчас, после десятков экспериментов по регистрации первичных космических электронов, полной ясности в экспериментальной си­

>200 Мэв) спектр электронов имеет

ческих космических лучей. Недостаточное количество эксперимен­ тальных данных по вариациям потока космических электронов не

менее излом в спектре первичных электронов при Ее ~ 3 Гэв нельзя объяснить влиянием одной только солнечной модуляции.

Энергетический спектр первичных космических электронов в на­ стоящее время известен до энергий порядка 1000 Гэв [6—9]. Изу­ чение электронов столь высоких энергий представляет большой ин­ терес в связи с анализом распространения и удержания космиче­ ских лучей в Галактике (подробнее см. § 5 . 2 ) . Статистическая надеж­ ность результатов в этом диапазоне энергий невелика, но получен­ ные результаты, по-видимому, говорят в пользу отсутствия второго излома в спектре электронов вплоть до нескольких сот гигаэлектроН'

БОЛЬТ.

Важнейшей характеристикой первичной электронной компоненты космических лучей является отношение потоков электронов и позит-

178

ронов. В области энергий выше нескольких десятков мегаэлектрон­ вольт единственным способом различить электроны и позитроны слу­ жит разное отклонение частиц в магнитном поле. В области энергий до 10 Гэв используются наблюдения траекторий электронов в искусственных магнитах, помещенных на баллонах [10], в области более высоких энергий используется естественный магнит

—Земля.

Вработе [11] отношение потоков позитронной и электронной ком­ понент в области энергий порядка десятков гигаэлектронвольт из­ мерялось по так называемой

не отличаются большой точ­ ностью. В табл. 20, заимство­ ванной из обзора [2], приведена сводка экспериментальных дан­ ных по измерению зарядового отношения г).

Несмотря на малую точность измерений, из данных, приведенных в табл. 20, можно сделать вывод, что электронная компонента косми­ ческого излучения не возникает в процессе взаимодействия космиче­ ских лучей с газом (в этом случае величина потока позитронов должна быть близка к величине потока электронов), а является первичной — ускоряется в источниках космических лучей.

В § 5.2 мы увидим, что электронная компонента первичных кос­ мических лучей может служить важным источником информации об источниках космических лучей и структуре магнитного поля в об­ ластях удержания космических лучей в Галактике. Поэтому уточ­ нение экспериментальных данных об энергетическом спектре пер­ вичных космических электронов, зависимости зарядового отношения от энергии, влиянии солнечной модуляции на электронную ком­ поненту галактического .космического излучения крайне необхо­ димо.

Значительного увеличения точности и надежности эксперимен­ тальных данных следует ожидать от приборов, размещенных на искусственных спутниках Земли и долговременных орбитальных станциях.

* Восточно-западная асимметрия — это обусловленное земным магнит­ ным полем различие между потоком частиц, приходящих с запада и с восто­ ка. Величина этой асимметрии зависит от знака заряда первичных частиц.

179