Радіовипромінювання каскадних злив і детектування космічних променів надвисоких енергій - Автореферат

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наукДисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.16 - фізика ядра, елементарних частинок і високих енергій, Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2006. В представленій роботі проведено теоретичний аналіз компонент радіовипромінювання каскадної зливи від космічної частинки надвисокої енергії. Цими компонентами є випромінювання струму d-електронів, перехідне випромінювання надлишкових електронів, перехідне випромінювання поляризованого каскадного диска в магнітному полі Землі, випромінювання іонізаційних електронів зливи в електростатичному полі атмосферної електрики.Оцінки і розрахунки показують, що в основі такого детектора мусить закладатися явище радіовипромінювання каскадної зливи, викликаної частинкою надвисокої енергії. Робота виконувалась у рамках держбюджетних науково-дослідних робіт “Дослідження космічних променів супервисоких енергій за допомогою радіотелескопа” (№ державної реєстрації №0197U008352), “Теоретичні та експериментальні дослідження можливості детектування космічних променів надвисоких енергій і частинок темної матерії у відкритому космосі радіо і акустичними методами” (№ державної реєстрації №0100U006294), “Розробка методу радіодетектування космічних променів надвисокої енергії за допомогою штучного супутника Місяця” (№ державної реєстрації №0103U000417) відповідно до програми науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України "Взаємодія електромагнітного випромінювання і потоків заряджених частинок з речовиною" та відповідно до Державної програми проведення досліджень в Антарктиці на 2002-2010 рр., розд. При виконанні цих науково-дослідних робіт роль автора дисертації полягала в теоретичному дослідженні механізмів радіовипромінювання широкої атмосферної зливи, методики вимірювання електромагнітного поля, розробці схеми експериментальної установки, одержанні чисельних оцінок і висновків. метод дипольного випромінювання - для розрахунку інтенсивності електромагнітного потоку, викликаного каскадною зливою від космічних частинок надвисокої енергії; метод спектрального аналізу - для розрахунків спектральної напруженості поля, та спектральної інтенсивності; радіоастрономічний метод детектування космічних частинок - для обґрунтування можливості радіоспостереження випромінювання каскадної зливи на поверхні Місяця за допомогою радіотелескопа УТР-2; дифракційний метод Фока - для обчислювання поля перехідного радіовипромінювання за горизонтом; метод розвязання рівняння Даламбера у вигляді запізнілих потенціалів - для розрахунку поля випромінювання магнітогальмівного механізму; спеціальна теорія відносності - для розрахунку радіуса кривини траєкторії каскадного диску, який рухається в атмосфері Землі з лоренц-фактором ~100. Вперше розроблено фізико-технічну концепцію двох радіодетекторів широких атмосферних злив з енергією порядку , заснованих на можливості реєстрації перехідного випромінювання поляризованого в магнітному полі Землі каскадного диску широкої атмосферної зливи і високочастотного компонента радіовипромінювання, викликаного d-електронами зливи.Відповідно до змісту когерентного випромінювання, напруженість поля у фіксованій точці спостереження росте пропорційно енергії частинки і, здавалося б, що для частинок з дуже високою енергією напруженість поля повинна досягти величин, зручних для різних додатків методу радіодетектування. Проте широкі атмосферні зливи від частинок такої високої енергії досягають максимуму свого розвитку безпосередньо поблизу поверхні Землі чи навіть під землею (для частинок с ). Характер та інтенсивність радіовипромінювання каскадної зливи, викликаної частинкою надвисокої енергії, визначається такими факторами як розмір зливи, каскадна функція зливи (що визначає кількість частинок на різних стадіях поздовжнього руху), поперечний розподіл щільності частинок у диску, нахилом зливи, величиною надлишкового заряду одного знаку, провідністю ґрунту, наявністю магнітного поля та деяких інших. Сюди включені: випромінювання струму ?-електронів електромагнітного каскаду, перехідне випромінювання поляризованого в магнітному полі Землі диска широкої атмосферної зливи, когерентне випромінювання іонізаційних електронів у полі атмосферної електрики, дослідження просторово-частотних характеристик перехідного випромінювання надлишкових електронів зливи, магнітогальмівне низькочастотне випромінювання, радіовипромінювання, обумовлене поперечним струмом заряджених частинок зливи, метод оцінки величини надлишкового заряду зливи за допомогою вимірювання амплітуди стоячої (або що біжить) хвилі в тороідальній двопровідній лінії, а також радіовипромінювання, викликане проходженням пучка нейтрино через сейсмічно активний шар Землі.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ