Російські фізики розробили новий прилад «СФЕРА-Антарктида» і планують з його допомогою провести в Антарктиді дослідження космічних променів.
Головний науковий співробітник ФІАН, професор Юрій Стожков, так розповів про антарктичному експерименті:
«Проект спрямований на вирішення фундаментальної проблеми - пошук джерел частинок надвисоких енергій. Пропонується оригінальний метод вирішення поставленого завдання, який полягає в польоті висотного аеростата з науковою апаратурою на борту на висоті ~ 30 км навколо Антарктиди. Високоенергійні частки, що приходять з космосу, утворюють зливи в атмосфері, які дають світіння атмосфери і відбиті від засніженій поверхні спалаху світла. Реєстрація світлових спалахів дозволить визначити напрямок високоенергічних частинок і їх енергію.
Мал. 1. Схема експерименту по реєстрації космічних променів.
Схема експерименту на озері Байкал.
<
>
Проект безумовно відноситься до числа амбітних, і в разі успіху дозволить російській науці істотно зміцнити свої позиції в галузі фундаментальних фізичних досліджень ».
Дійсно, метод, який використовується в експерименті СФЕРА, унікальний. Він став наслідком розвитку ідеї радянського академіка Олександра Євгеновича Чудакова і раніше в світовій практиці не використовувався. Невелика установка на аеростаті піднімається вночі над Землею і реєструє відбите від засніженій поверхні випромінювання Вавилова-Черенкова - так званий «черенковський світло», а також флуоресцентне світіння широких атмосферних злив (шал).
Шал - це сніп з вторинних частинок, який утворюється, коли високоенергетична частка після блукання по Всесвіту влітає в атмосферу Землі, стикається з молекулами і іонами, породжуючи цілий каскад найрізноманітніших вторинних частинок і випромінювань.
Флуоресцентне світло з'являється через те, що каскад вторинних частинок іонізує молекули атмосфери. По ньому можна дізнатися форму каскаду і визначити тип первинної частки, тобто, зрозуміти, чи був це протон або щось інше. Черенковський світло виникає при русі частинок каскаду швидше за світло в атмосфері, і випромінюється уздовж осі розвитку каскаду. Тут треба нагадати, що швидкість світла в прозорому середовищі менше, ніж швидкість світла у вакуумі, тому частка, яка рухалася в космічному просторі зі швидкістю, близькою, при попаданні в атмосферу може «обігнати» світло. Аналізуючи це випромінювання, можна оцінити енергію і напрямок приходу первинної частинки.
Однак виникають при цьому спалахи світла настільки короткочасні і слабкі, що широкі атмосферні зливи непомітні для людини і реєструються тільки за допомогою спеціальних надчутливих детекторів - фотоелектронні помножувачі, на які світло проектується сферичним дзеркалом.
«СФЕРА-Антарктида» ( «СФЕРА-А») - це єдина установка, яка може ефективно реєструвати одним детектором обидва типи світлового випромінювання космічних променів: флуоресцентне світло і черенковський світло (рис.1). Через малу яскравості цих спалахів вимірювання проводяться в темний час доби, в ясну погоду, і тільки в такі дні, коли на небі немає Місяця. Довга полярна ніч, чиста атмосфера, стійкі повітряні потоки і облаштовані російські полярні станції роблять Антарктиду відмінним місцем для проведення експерименту.
Проект «СФЕРА-Антарктида» був розроблений на основі успішно реалізованого попереднього проекту «СФЕРА», в якому також використовувався аеростат із закріпленим на ньому приладом і піднімався над покритим снігом льодом озера Байкал на висоту до 3 км (рис.2).
Ще раніше, в 1995-2000 роках, була розроблена і виготовлена установка «СФЕРА-1» і отримані експериментальні дані про енергії космічних променів. Підйом установки на аеростаті здійснювався в районі м Власюк в Саратовській області. У 2004 році в період 49-ї Російської антарктичної Експедиції був проведений перший пробний підйом установки «СФЕРА-1» в Антарктиді поблизу полярної станції Новолазаревская.
У порівнянні з минулими установками нова «СФЕРА-А» набагато більш досконалий і точніше. Учасник проекту старший науковий співробітник НИИЯФ МГУ Дмитро Чернов так прокоментував розробку:
«Наш прилад має ряд істотних переваг в порівнянні з іншими існуючими і проектовані приладами: висока точність визначення енергії частинок первинних космічних променів, висока точність визначення глибини максимуму розвитку каскаду частинок в атмосфері Землі, порівняно низька вартість проведення експерименту в порівнянні з існуючими наземними і проектовані космічними установками, можливість проведення регулярних запусків в період полярної ночі ».
Завідуюча Лабораторією теоретичних і експериментальних досліджень взаємодій і перенесення випромінювань в різних середовищах відділу космічних наук НИИЯФ МГУ Тетяна Роганова додає:
«Проект СФЕРА-Антарктида заслуговує найвищої оцінки і підтримки. В даний час цей проект включає в себе в основному російські організації, в подальшому можливе розширення участі зарубіжних партнерів. Слід зазначити, що проведення такого роду досліджень в Антарктиді дозволить розширити коло досліджень, що проводяться на цьому континенті за участю російських вчених. У той же час проведення такого експерименту дасть необхідний поштовх розвитку і використанню в Росії аеростатної техніки ».
За матеріалами ФІАН Інфо
