Galactic Cosmic Rays - Институт космических исследований РАН

Космические лучи: от Арагаца к космическим орбитам.
Этапы российско – армянского сотрудничества
Ашот Чилингарян,
Директор Национальной лаборатории Армении
им. А. Алиханяна
Михаил Панасюк,
Директор НИИ ядерной физики МГУ им. Д. Скобельцына
Космические лучи
\
Галактика
Galactic Cosmic Rays
Космические лучи: ядра
109
100 км
~1015eV
Direct methods
EAS
15 км
1020
0 км
Cosmic rays : nuclei
SN 1987
Энрико Ферми
Ускоренные
частицы
Ударная волна
Ускорение на ударных волнах
Fermi 1949, Krymsky 1977, Bell 1978,....
Founders of the Yerevan Phusics
Institute (1942) Abram (left) and
Artem Alikhanyans
Арагац,
Нор- Арберт
3200 м
Donkeys transporting physical
equipment - 1946
Дорога на станцию
First expedition to Aragats
Investigating attenuation of Cosmic
Rays in water
Road to Aragats and tuning the
particle detectors June 1959
Станция в 60-годы. Лето.
Д.В. Скобельцын – директор ФИАН и НИИЯФ МГУ
С.Н. Вернов – зам. директора НИИЯФ МГУ
Калориметр
Космические лучи: ядра
100 км
15 км
0 км
Cosmic rays : nuclei
1957 : создание первого
ионизационного калориметра (МГУ)
1957: The first ionization calorimeter
Vladimir Murzin
Naum Grigorov
Ilya Rappoport
(Moscow State University)
Now IC is widely using in both in cosmic ray
and particle (accelerator’s) physics
• В 1958-1960 на станции большим
коллективом сотрудников НИИЯФ и ЕрФИ
был создан малый ионизационный
калориметр площадью ~1м2 , совмещённый
с камерой Вильсона и позднее с
пропорциональным счётчиком. На этой
установке под руководством В.С.Мурзина и
Л.И.Сарычевой изучались ядерные
взаимодействия в графите адронов с
энергией более 100 ГэВ
В.С. Мурзин (второй справа) с сотрудниками
• В 1960г. сотрудники НИИЯФ и ЕрФИ начали
строительство большого ионизационного
калориметра площадью 10м2 , долгое время
он был самым большим в мировой практике.
Огромный вклад в создание этого
калориметра внёс Х.П.Бабаян ("самый
лучший из армян").Руководителем
эксперимента на большом калориметре был
В.Я.Шестопёров.
В.Я. Шестопёров
Дом, где размещался большой ионизационный калориметр
Большой ионизационный калориметр на г.Арагац
Д.ф.м.н.Р.А. Ныммик
• Над большим калориметром по всей его
площади размещались ядерные
фотоэмульсии. На этой установке изучались
процессы генерации пионов адронами
методом контролируемых ядерных
эмульсий. В обработке ядерных эмульсий
принимали участие армянские
микроскописцы. Вообще, сотрудники ЕрФИ
участвовали в экспериментах с
калориметрами на всех этапах работы:
строительстве установок, наладке
аппаратуры, круглосуточных дежурствах,
обработке экспериментальных данных и
анализе полученных научных результатов.
Ниже- эпизоды арагацкой жизни.
Нубар Бояджян, Эрик Мамиджанян и Владимир Шестопёров
чем-то озабочены
Профессор Н.Л.Григоров занят ремонтом
Инженер Л.Г.Мищенко и аспирант Э.А.Мамиджанянопять проблема
Инна Ерофеева: дежурство на малом калориметре
• В 1961 г.к сотрудничеству НИИЯФ-ЕрФИ
присоединились польские физики из Краковсконо
института ядерных исследований. На фото: А.Олесь,
Ю.Копысов, Ч.Третьякова, Я. Поребски
Анджей Олесь: дежурство на большом калориметре
• Совместная работа сотрудников НИИЯФ и
ЕрФИ была длительной (полтора десятка
лет), успешной и очень плодотворной. На
Арагаце были реализованы идеи
объединения ионизационного калориметра с
приборами для наблюдения элементарных
частиц: камерсй Вильсона и ядерными
фотоэмульсиями.
• Типичный авторский коллектив в публикациях 60-х
годов выглядел так
Первый физический эксперимент
в космосе (ноябрь, 1957)
Scientists from Moscow State University
provided the first space physics experiment in space
N.L.Grigorov
S. N. Vernov
Yu. I. Logachev
GM - tube
A.E. Chudakov
Эксперименты « Протон»
«Proton» experiment : 1965 – 1966
Proton 1-3
S. Vernov
N. Grigorov
Proton 4
Experimental instruments – ionization calorimeters
were designed at Moscow State University
Foundation of the Yerevan
Physics Institute
Арагац
Simultaneous monitoring of fluxes and
fields and meteorological conditions
Boltec
electrical mill
and LD; Davis
instr. weather
station
А.ЧИЛИНГАРЯН
Радиационный мониторинг
на российских космических аппаратах:
Обеспечение радиационной безопасности ( алерты,прогноз)
Глонасс
МКС
Метеор-3М
Электро
Thunderstorm modulation
effects
Not only lightning, rain and hail, but also
fluxes of high energy particles
Транзиенты в атмосфере
100 km
B
E
10 km
0 km
Транзиентные атмосферные явления в верхней атмосфере :
UV , красный свет, рентген;
-Гамма-излучение (1-10 MeV);
-Инфразвук;
-нейтроны (?)
-Релятивистские электроны (?)
-Энергия в импульсе достигает 10*9 J !
Транзиентные световые
явления
Результат «Татьяны-2» - наблюдаются серийные
транзиенты, не связанные с грозовой активностью!
Huge TGE of 19
September, 2009 detected
by all monitors of the
Aragats Space
Environmental Center:
ASNT (10) – charged
particles;
ASNT (01) - gamma rays;
ASNT (11) – electrons
E>25 MeV - only event
with high enengy
electrons
100 MeV Electron
accelerator in the
thundercloud
«Чибис»
МКС
»
«Ломоносов»
«РЭЛЕК»
Перспективы космического
сотрудничества России и Армении
Создание совместной наземно- космической
инфраструктуры для изучения:
- физических факторов «космической погоды»;
- физических процессов, приводящих к
транзиентным явлениям генерации
электромагнитного излучения и частиц в
верхней и нижней атмосфере Земли;
- создания системы мониторинга и алертов
экстремальных условий в космосе и
атмосфере Земли;
Спасибо за внимание
• Объединение метода наблюдения элементарного
акта взаимодействия (камера Вильсона) и метода
измерения энергии первичной частицы
(ионизационный калориметр)позволило изучать
характеристики взаимодействия адронов
космических лучей известной энергии в области,
недоступной (в тот период) ускорителям. На малом
калориметре при изучении процесса
множественной генерации пионов адронами с
энергиями более 200 ГэВ, когда энергии пионов
составляют 1-2% от энергии первичного адрона
(процесс пионизации) было обнаружено различие
характеристик взаимодействия пионов и нуклонов,
что впоследствии подтвердилось измерениями на
ускорителях.
• На большом калориметре методом
контролируемых фотоэмульсий изучали
процессы генерации пионов (π°) адронами с
энергиями 5·1012 - 1013 эВ. и обнаружили
процесс, альтернативный пионизации, когда
во взаимодействии рождается небольшое
число высокоэнергичных π°-мезонов , а
полный коэффициент неупругрсти близок к
единице. Спустя много лет, когда появились
ускорители с энергией ускоренных частиц в
сотни ГэВ, был открыт процесс
фрагментации адронов; его характеристики
полностью совпали с полученными методом
контролируемых фотоэмульсий.
• Это лишь два результата многочисленных
исследований, проведённых на Арагаце . По
материалам этих исследований были
опубликованы десятки статей и докладов на
различных конференциях, а научные
сотрудники, принимавшие участие в
экспериментах, защитили 14 диссертаций, в
том числе армянские коллеги- 2 докторских
(Х.П.Бабаян, Э.А.Мамиджанян) и 3
кандидатских (Н.Г.Бояджян, С.В.Митоян,
Р.Мартиросов).