Направления «Астрофизика космических лучей» и «Космическая физика»

Основные научные результаты, полученные в НИИЯФ МГУ в 2012 году М. И. Панасюк, Е. А. Романовский, В. И. Саврин В 2012 г. значимые научные результаты получены по всем научным направлениям, развиваемым в НИИЯФ МГУ. Коллаборациями ATLAS и CMS, в состав которых входят сотрудники НИИЯФ МГУ, получен выдающийся научный результат – открыта новая частица с массой около 126 ГэВ, которая по своим свойствам близка к бозону Хиггса. Направления «Астрофизика космических лучей» и «Космическая физика» По данным 3-х зимних сезонов работы установки Тунка-133 восстановлен энергетический спектр в диапазоне 6·1015 – 1018 эВ, надежно указывающий на существование «излома» при энергии ~3·1017 эВ. При этой энергии показатель наклона спектра меняется на 0.3: от γ =2.97±0.01 до энергии излома, до γ =3.3±0.11 при высоких энергиях. Укручение спектра при энергии 3·1017 эВ можно интерпретировать, как «второе колено» в энергетическом спектре, связанное с переходом от галактических к внегалактическим космическим лучам. Проведена очередная серия экспедиционных измерений черенковского света широких атмосферных ливней ШАЛ на оз. Байкал с аэростатной установкой СФЕРА-2. Энергетический спектр первичного космического излучения, полученный в области энергий 1016–3·1017 эВ, согласуется с данными экспериментов Акено, Каскаде-Гранде и Тунка-133. Показано, что в области энергий 3·1016 – 1.5·1017 эВ доля легких ядер составляет 0.210.11. По данным установки ШАЛ МГУ продолжено исследование событий с аномально малым содержанием мюонов с энергией выше 10 ГэВ в ливнях с числом частиц более 2.107 и зенитным углом прихода менее 30 град. Сравнение экспериментальных данных с расчетами, проведенными по программе AIRES, показывает, что для объяснения экспериментально наблюдаемого числа «безмюонных» событий доля гамма-квантов в потоке космических лучей с энергией выше 1017 эВ должна составлять 2%. В рамках модели ускорения частиц, учитывающей их энергетические потери при движении в магнитных полях источника, рассчитаны спектры различных ядер и массовый состав космических лучей предельно высоких энергий у Земли при различных показателях спектра инжекции. Показано, что противоречивые результаты установок HiRes и Auger можно интерпретировать как обусловленные различием в показателях спектров инжекции в источниках, дающих вклад в поток космических лучей, регистрируемых в Южном (установка Auger) и Северном (HiRes) полушариях. Такое предположение позволяет удовлетворительно описать экспериментальные данные обеих установок как по энергетическому спектру, так и по массовому составу. В международном эксперименте OPERA, в котором принимают участие сотрудники НИИЯФ, по прямому наблюдению осцилляций нейтрино в канале νμ→ντ, обнаружен второй кандидат на взаимодействие таонного нейтрино в эмульсионном детекторе. Проведен поиск взаимодействий электронных нейтрино; поставлены ограничения на параметры осцилляций sin2(2θ13) и Δm213. Получены более сильные, по сравнению с результатами 2011 г., ограничения на скорость нейтрино пучка ЦЕРН-Гран Сассо. Исследования проводились на оборудовании, полученном по ПНР-3. Найдена однозначная связь 22-летнего и 11-летнего циклов солнечной активности с минимальными значениями средней разности гелиоцентрических долгот планет Венеры, Земли и Юпитера. Максимум солнечной активности происходит, когда три планеты находятся почти на одной линии от Солнца, а также в случае нахождения планет в более широком долготном секторе (25 – 30 градусов), который наблюдается гораздо чаще, так как определяется различными комбинациями планет по разные стороны от Солнца. В результате изучения гелиодолготного распределения источников солнечных протонных событий за период с 19-го и до 1-й половины 24-го цикла солнечной активности подтверждено существование протяжённого по долготе (≈ 90–170°) и «времени жизни» интервала «пассивных долгот» Кэррингтона. Детально изучены механизмы формирования и свойства быстрых легких частиц (т. н. “изотропных первичных космических лучей”) в плазме ранней Вселенной. Впервые проведено расширенное моделирование первичного нуклеосинтеза с учетом нетепловых ядерных процессов, вызванных этими частицами, и установлено их влияние на предсказание первичного содержания изотопов Li, B, C, N, O. Показано, что в мощных солнечных вспышках эффективное ускорение протонов до релятивистских энергий (определяемое по появлению гамма-излучения, обусловленного распадом пионов) происходит в интервале времени максимального значения производной потока теплового рентгеновского излучения, а полная энергия ускоренных протонов сопоставима с энергией ускоренных электронов. Это может означать, что нагрев солнечного вещества происходит не только ускоренными электронами, но и протонами. Продолжалось изучение солнечных вспышек 23 цикла солнечной активности по данным жесткого рентгеновского и гамма-излучения, полученным в экспериментах с приборами СПР-Н и СОНГ на борту обсерватории «Коронас-Ф». Выполнялись исследования серий вспышек, относящихся к одной активной области NOAA0069. Был проведен поиск закономерностей в изменении характеристик вспышечного излучения по мере развития активной области NOAA0069 в  период с 13 по 24 августа 2002 года. За это время в ней произошло 30 вспышек класса выше С5.5, девять из которых было зарегистрировано приборами СОНГ и СПР-Н. Для всех этих вспышек получены спектры и временные профили рентгеновского и гамма-излучения, а также проведено их сопоставление с данными GOES, RHESSI и микроволнового излучения. Было обнаружено, что вспышки, произошедшие в активной области 0069 до и после 20 августа, заметно различаются – первые характеризуются спектральным индексом мягче 3.5, а также отсутствием четкой временной корреляции жесткого рентгеновского излучения с микроволновым излучением, а вторые имеют более жесткие спектральные индексы жесткого рентгеновского излучения (гамма<3). Показано, что по мере развития данной активной области наблюдалась тенденция к нарастанию потока рентгеновского и гамма-излучения в максимумах вспышек, а также к уменьшению (ужестчению) показателя спектра жесткого рентгеновского излучения, причем наиболее жесткие и энергичные вспышки происходили в тени пятна, т.е. в области наиболее сильных магнитных полей. В результате исследования потоков частиц супратермальных энергий (≈ 0.01-5 МэВ/нуклон), являющихся фоновыми для потоков, возникающих при активных процессах на Солнце (вспышках, корональных выбросах вещества и т.п.), показано, что: потоки малоэнергичных частиц при спокойном Солнце имеют идентичное происхождение как для протонов, так и для ионов вплоть до ионов Fe; значительный вклад в фоновые потоки малоэнергичных частиц во всех фазах солнечного цикла вносят богатые гелием и железом импульсные микро вспышки на Солнце и ускоренные частицы солнечной короны; в периоды минимума солнечной активности главным источником фоновых частиц является супратермальный участок солнечного ветра. Исследовалось проникновение электронов Юпитера в окрестности Земли в периоды отсутствия непосредственной магнитной связи Земли с Юпитером, в условиях, когда такая связь требует специальной магнитной конфигурации пространства. Создана модель долгоживущих магнитных ловушек, заполняемых при их прохождении в окрестности Юпитера электронами из его магнитосферы, которые затем регистрируются при прохождении ловушек около Земли. Показано, что в минимуме 23 цикла солнечной активности (2007-2009 гг.) структура солнечного ветра и её стабильность способствовали созданию таких ловушек, существовавших более года (14 солнечных оборотов). Проведено исследование связи параметров солнечного ветра с параметрами корональных дыр, полученными в различных диапазонах длин волн космическими аппаратами PROBA2/SWAP, SDO/AIA, а также по магнитограммам с SDO/HMI. Найдены соотношения между вариациями потоков релятивистских электронов на геостационарной орбите, высокоскоростными потоками солнечного ветра на околоземной орбите и параметрами корональных дыр на фазе роста 24 солнечного цикла. По данным спутников POES и DMSP во время сильной геомагнитной активности за период 1999—2006 гг. рассчитан вклад потоков 30-кэВ квазизахваченных электронов, проникающих на высоты верхней ионосферы, в ионизацию F-области. Проведено сравнение с экспериментальными данными об увеличении плотности ионизации в области F. Сделан вывод, что интенсивные потоки электронов действительно могут рассматриваться как важный дополнительный источник ионизации верхней ионосферы наряду с уже известными механизмами положительной ионосферной бури. Получено, что в период апреля-июля 2010 года значимые возрастания потока релятивистских электронов внешнего радиационного поясе Земли на геостационарной орбите наблюдались при длительности геомагнитных возмущений более 7 суток и скорости солнечного ветра выше 550 км/с. По данным полярного ИСЗ CORONAS-F во время 22 сильных бурь установлено, что максимум нового пояса релятивистских электронов (0.6–1.5 МэВ) на малых высотах (500 км) в среднем приходится на меньшие координаты L по сравнению с аналогичными измерениями вблизи плоскости геомагнитного экватора, что свидетельствует о существенном отклонении геомагнитного поля от дипольной конфигурации не только на периферии ловушки, но и в её сердцевине (на L  2.5–3.5). Проанализированы данные измерений потока электронов с Ее > 1 МэВ и дозы радиации за защитой ~ 2г/см2 Al на ИСЗ ГЛОНАСС (круговая орбита на высоте ~ 20000 км с наклонением ~ 65˚) за период декабрь 2006 – май 2010 гг. Минимум 23-го цикла солнечной активности оказался самым длительным за всю космическую эру. В результате в 2009 г. среднеполугодовые потоки электронов и суточные дозы радиации уменьшились более чем на порядок по сравнению с измеренными в 2007 г. Приведен пример диффузионной волны электронов, развивающейся в промежутках между магнитными бурями. Такой процесс может привести к значительному возрастанию дозы радиации на орбите даже в условиях слабых геомагнитных возмущений. Проведены экспериментальные исследования радиационных полей околоземного космического пространства на основе измерений приборами, разработанными и созданными в НИИЯФ, на борту следующих КА: нескольких ИСЗ ГЛОНАСС (круговая орбита 20 тыс. км) радиометром дозы (РД); солнечно-синхронного спутника «Метеор-М №1» (полярная орбита с высотой ~1000 км) приборами МСГИ-МКА и СКЛ-М, регистрирующими потоки электронов с энергией от ~100 кэВ до ~20 МэВ и протонов с энергией от ~1 до ~300 МэВ; геостационарного спутника связи «Электро-Л» (запущен в 2011 г) прибором СКЛ-Э, регистрирующим потоки электронов с энергией от ~100 кэВ до ~20 МэВ и протонов от ~1 до ~300 МэВ. В результате численного моделирования эффектов внесения однополярного и разнополярного магнитного поля в столкновительную плазму показано, что начальное однополярное поле со временем разбивается на мелкие трубки, создавая подобие типичной для солнечной хромосферы структуры магнитных полей. При контакте разнополярных магнитных областей, расположенных друг под другом, может наблюдаться взрывная генерация частиц с энергией, сильно зависящей от плазменного β (надтепловых); явление может происходить в условиях солнечной хромосферы. В результате анализа динамики резких возмущений плотности плазмы и модуля магнитного поля при переходе из солнечного ветра в магнитослой по экспериментальным данным пятиспутникового проекта THEMIS показано, что при прохождении через околоземную ударную волну в магнитослой такие структуры сохраняют достаточно резкие границы, однако амплитуда скачка и длительность фронта могут меняться при переходе из одной области в другую. Исследуемые фронты можно отнести к тангенциальным разрывам. Показано, что интенсивность электронов в поясе после магнитной бури повышается по сравнению с предбуревой тогда, когда на фазе восстановления (последние сутки суббури) велика суббуревая активность. Интенсивность и частота суббурь на главной фазе на изменения в потоке электронов после бури не влияет. Показано, что указанное пополнение радиационного пояса обеспечивается точечными забросами электронов во внутреннюю магнитосферу в моменты суббуревых активизаций. Обнаружен и исследован эффект утренне-вечерней асимметрии внешнего радиационного пояса во время магнитных бурь, когда под действием частичного кольцевого тока вечерняя фоновая граница энергичных электронов сдвигается к Земле до L < 5 при неизменном положении утренней границы. В результате проведенного анализа данных системы радиационного контроля Международной космической станции (МКС) за период с 2005 по 2011 годы получены эмпирические соотношения, позволяющие рассчитать дозу за одно пересечение зоны Южной атлантической аномалии (ЮАА). Исходными параметрами для расчета являются долгота и высота, на которой траектория МКС пересекает область ЮАА. Характерная величина отклонения измеренных значений доз от расчетных не превышает 20% (для блока ДБ-8 СРК, имеющего наименьшую защищенность). Полученные эмпирические соотношения могут быть полезны при сопоставлении с модельными описаниями радиационных поясов Земли (РПЗ) на малых высотах, а также для разработки новых вариантов методики краткосрочного прогнозирования радиационной обстановки на МКС. На основе данных орбитальной фазы полета космического аппарата (КА) Messenger получил подтверждение обнаруженный во время предыдущих пролетов КА около Меркурия факт значительного (до 0.2 радиуса Меркурия) смещения планетарного диполя относительно центра планеты. Сопоставление магнитных измерений во время первых 500 оборотов Messenger вокруг Меркурия с предсказаниями параболоидной модели магнитосферы показало прекрасное их согласие с измеренным полем. В ходе изучения магнитосфер экзопланет рассмотрено растекание плазмы в условиях вращающегося собственного магнитного поля планеты. Взаимодействие между полем и потоком плазмы приводит к формированию специфической токовой системы в магнитосфере экзопланеты типа «горячего Юпитера» с характерным токонесущим диском в экваториальной плоскости. Показано, что наличие магнитодиска у такой экзопланеты может существенным образом влиять на размеры магнитосферы и, как следствие, оказывать воздействие на процесс эрозии планетарных оболочек под воздействием звёздного ветра. Для магнитных бурь 21-22.I.2005 и 14-15.XII.2006 по данным низковысотных КА серии POES исследована динамика и долготные распределения потоков захваченных, квазизахваченных и высыпающихся частиц. Сравнительный анализ данных и результатов расчетов магнитного поля в магнитосфере показал, что динамика и долготные распределения потоков захваченных частиц соответствуют особенностям развития кольцевого тока на разных фазах магнитной бури. Показано, что вариации потоков высыпающихся частиц в высоких широтах не связаны с распадом кольцевого тока, а являются проявлениями особенностей процесса инжекции из плазменного слоя в область внутренней магнитосферы. Создана комплексная информационная система контроля и анализа радиационной и геомагнитной обстановки в околоземном космическом пространстве на основе спутниковой информации (http://swx.sinp.msu.ru/). Основными компонентами системы являются оперативные данные космических экспериментов по измерению потоков заряженных частиц в энергетических каналах от сотен кэВ до сотен МэВ и современные модели космической среды. Система позволяет по данным измерений параметров плазмы, магнитного поля и потоков заряженных частиц в магнитосфере и в солнечном ветре восстановить в режиме реального времени основные характеристики воздействия солнечной активности на геомагнитную обстановку и радиационное окружение Земли. Реализованы методы автоматического определения параметров корональных дыр и прогнозирования скорости квазистационарных потоков солнечного ветра на околоземной орбите с заблаговременностью 3-4 суток. Разработана новая версия математического обеспечения (COULOMB-2) для моделирования процессов электризации космических аппаратов в горячей магнитосферной плазме. В созданной версии для построения геометрических моделей исследуемых объектов используется пакет программ SALOME, а для решения систем уравнений – пакет программ MINPACK. На основании данных уникального космического эксперимента по экспонированию на внешней поверхности МКС в течение 12 лет образцов различных материалов, осуществленного совместно с ГКНПЦ имени М.В. Хруничева в рамках российско-американского сотрудничества в области космических исследований, обнаружено значительное увеличение засоренности околоземного космического пространства техногенными частицами размером менее 50 мкм. Определен элементный состав типичных техногенных частиц, изучены структурные особенности создаваемых ими повреждений поверхности.

Похожие:

	Исследование анизотропии и вариаций космических лучей 10 11 10 20... Нейтринные эксперименты ияи ран во фнал: эксперименты E938 (minervA) и E929 (NOvA)		Название: Воздействие магнитных облаков на плотность и первую гармонику... Авторы доклада: Абунин А, Абунина М., Белов А., Ерошенко Е, Оленёва В., Янке В., Папаиоаноу Т., Мавромичалаки Е
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Космическая геодезия и геодинамика» для студентов специальности 300500 «Космическая геодезия»		Научный прорыв научно-исследовательские работы студентов по областям... Муниципальное общеобразовательное учреждение «Углянская основная общеобразовательная школа» Верхнехавского муниципального района...
	Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Рабочая программа для студентов направления 011200. 68 "Физика" магистерские программы "Физика нефтяного и газового пластов"		Рабочая программа для студентов направления 011200. 68 Физика магистерская... Удовиченко Сергей Юрьевич. Конструкционные наноматералы. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления...
	Рабочая программа для студентов направления 011200. 68 «Физика» Степанов Сергей Викторович Подземная гидродинамика и теплофизика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Оборудование: космический конверт- письмо от королевы Знаний. Четыре планеты, космическая ракета, табличка со словом космодром, инопланетянка...
	Отчет о научно-исследовательской работе «Проведение исследований... Офизическом комплексе мгу-игу для исследования космических лучей сверхвысоких энергий (установки Тунка и шал-мгу) (Астрофизический...		Рабочая программа для студентов направления 011200. 62 "Физика" профиль «Фундаментальная физика»
	Рабочая программа для студентов направления 011200. 62 "Физика" профиль «Фундаментальная физика»		Программа вступительных экзаменов в аспирантуру Укрупненная группа... ...
	Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Содержание: умк по дисциплине «Геокриология и механика грунтов» для студентов направления подготовки 16. 03. 01 Техническая физика,...		Ю. А. Карпенко названия звездного неба издательство «наука» Москва, 1981 Млечного Пути и созвездий до астероидов и спутников планет. В космических названиях отразилась многовековая история познания человеком...
	Вольфганг Конрад Рентген и проникновение его лучей в Россию На собрании Вюрцбургского физико-медицинского общества 28 декабря 1895 года ректор Вюрцбургского университета 50-летний Вольфганг...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Ы программы традиционны: механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика, квантовая физика (атомная физика и физика...