Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Иноземцев, Г. Г. Незатылованные шлицевые червячные фрезы-1

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

22.10.2023

Размер:

11.45 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2223 / 2623 24 25 26 > Следующая >>>

или

(2j соответствует началу действия источников).

Вместе с тем плотность энергии метагалактических электронов

в нашу эпоху	(при z = 0) связана с мощностью инжекции	простым
соотношением
	we — le0te;	(6.78)

te — характерное время торможения электрона за счет обратного комптон-эффекта на реликтовом излучении (6.74).

Следовательно, плотность энергии фотонов фонового излучения wy и плотность метагалактических электронов we связаны соотно шением

^	L _ . ( 1 + г ^ - 2 ' 5 - 1
we	teH0	ре —2,5	v ' 7
Подставив численные значения		величин, получим
	wv/we	— 60	(6.80)

( £ е ~ 1 0 Гэв).

Экспериментальное значение плотности энергии фонового излу чения в диапазоне 4—40 кэв равно 3 • 10~5 эв/см3 [1]. Поскольку энергии рентгеновского фотона и релятивистского электрона в обратном комптон-эффекте на реликтовом излучении связаны соотношением

£ e ~ m c 2 ] / 3 £ 7 / 4 < e r > ,

(6.81)

можно утверждать, что плотность энергии метагалактических элек тронов в диапазоне энергий 3—10 Гэв, соответствующем диапазону энергий фотонов 4—40 кэв, не превышает]

we^ Ю-6 эв/см3.

(6.82)

Для сравнения отметим, что плотность энергии галактических электронов в том же диапазоне энергий более чем на три порядка выше (<~2 • 10~3 эв/см3; см. § 5.1).

Если эволюция источников метагалактических электронов ве лика (|Зе > 2,5), то верхний предел плотности энергии метагалакти ческих электронов заметно понижается:

we^l0~'

Р е ~ 2 ' Д .

(6.83)

Следовательно, наблюдаемые на границе земной атмосферы элек троны не могут иметь метагалактическое происхождение. Это экспе риментально свидетельствует в пользу галактического происхож-

218

дения космических	лучей (эта	теория подробно развивается
в монографии [87]), если только		релятивистские	электроны	и кос
мические лучи имеют общее происхождение.
Следует отметить,	что фоновое рентгеновское		излучение	не мо

жет быть обусловлено метагалактическими электронами вторичного


происхождения (образующимися					при	распаде я±-мезонов,		рожден
ных в	столкновениях		нуклонной		компоненты космических				лучей
•с межгалактическим			газом).						эв пере
Действительно, вся			энергия электронов с энергией ~10 9
ходит	в	рентгеновское		излучение,		плотность энергии		которого
составляет		3 • Ю - 5 эв/см3		[1]. Однако при			распадах я±	->р,± ->•
-+е±	и я 0	->-2ув электронную и фотонную					компоненты переходит

примерно одинаковая энергия (в соответствии с изотопической ин

вариантностью Nn±			= 2Nno, см. §3.1). Поэтому плотность энергии
в рентгеновском и у-диапазонах должна быть примерно				одинакова.
В	действительности, плотность энергии в диапазоне у-излучения
<	10~6	эв/см3 (см., например, работу [88]), т. е. они отличаются поч
ти	на	два порядка.
				§ 6.6.
		УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ФОНОВОЕ		ИЗЛУЧЕНИЕ
			И МЕЖГАЛАКТИЧЕСКИЙ ГАЗ
	Фоновое излучение в ультрафиолетовой области 5 ^ £ ' v ^ 2 0 эв
занимает особое место.
	Во-первых, эта		область является промежуточной между радио-

и рентгеновским диапазонами. В свете сказанного в § 6.4 эта про межуточная область важна для выбора между различными гипоте зами о происхождении фонового излучения в смежных диапазонах.

Во-вторых, ультрафиолетовое излучение поглощается меж звездным и межгалактическим газом, и поэтому оно должно вызы вать вторичные эффекты и прежде всего ионизовать межгалакти ческий газ [89].

К сожалению, экспериментальные данные об ультрафиолетовом фоне дают пока лишь верхнюю границу. Крайне необходимо уточ нить данные в этой области.

Отметим прежде всего, что если справедливы синхротронная или комптон-синхротронная гипотезы, то в Метагалактике обяза тельно будет сильное ультрафиолетовое излучение [90]. Подчерк нем, что здесь идеть речь не об экстраполяции энергетического спек тра фоновых излучений в ультрафиолетовую область. Идея после дующего рассуждения иная; релятивистские электроны, обуслов ливающие рентгеновское фоновое излучение в этом процессе, теря ют часть энергии. Поэтому неизбежно, что вследствие уменьшения энергии релятивистских электронов они пройдут область, в кото-

219

рой электроны будут излучать в ультрафиолетовом диапазоне*. Оценим поток метагалактического ультрафиолетового фонового

излучения в рамках		диффузной		модели		[90]. Здесь имеется крити-
ческая энергия	г-,	ЗЯп (тс2 )				,	ч	г ,„	такая, что если
	£ е	к р и т = 4 с с т	^	^	О +		г) ~5/2,
Ее > ^ е к р и т , то	в	основном	энергия			электрона			расходуется на

образование фонового излучения в процессе обратного комптон-


эффекта; если же Ее			<с E e K v	m , то энергия растрачивается при рас
ширении	Вселенной		(см. работы [49, 90]).
Для	нашей	эпохи (г =		0) оказывается, что Ее к р и т — 108	эв;
это соответствует появлению				фонового излучения с энергией Еу	~
~ 10 эв. При увеличении г этот порог еще более снижается. Таким
образом,	если	в межгалактическом пространстве эффективно об
разуется	рентгеновское излучение, то весьма эффективно возникает
и ультрафиолетовое			излучение**.
При оценке интенсивности ультрафиолетового излучения воз
можны два случая. Первый				соответствует допущению, что из ис

точников выходят релятивистские электроны со степенным спектром,

у которого

энергия

обрезания

(снизу)

EeL

<с £ е к

р п т ; второй —

обратному

соотношению

Ееь >

£ е К р и т -

В первом

случае

ультра

фиолетовое излучение имеет спектр, являющийся

экстраполяцией

спектра

рентгеновского

диапазона.

Рассмотрим более подробно второй случай. Изолированный

электрон с начальной энергией Ее0

на своем пути в процессе обрат

ного комптон-эффекта образует

фотоны

со

спектром:

Ф ( £ е 0 ,

Еу)

= ^ - ( — )

/ 2 Е - 3 ^

.ь

г0

Е е 0 \ 2

E v

(6.84)

—

I —г-

го

I — ; I

Пусть спектр электронов в

пространстве имеет

(6.75).

форму

Используя (6.80) и (6.12), получаем,

что поток

ультрафиолетовых

квантов

равен

dPuv{Ey)

= dEvKe(

—

)i/2X

Х 1

~ ( 1 +

г ' )

~ 4

Е-1-5

E7^dEe.

(6.85)

4,5

т с * у з Е у / 4 е п

Учитывая,

что

уу

= (уе +

1)/2 =

1,7

1,8,

получаем

уе =

= 2,4 4- 2,5.

* Н у ж н о отметить некоторое различие между локальным и диффузным вариантами. В рамках последнего можно сравнительно уверенно просле дить судьбу ультрафиолетового излучения (см. ниже); если же фоновые из лучения возникают внутри источников, то доля выходящего наружу излу чения зависит от модели источников. Имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют, что поток ультрафиолетового излучения от компактных внегалактических источников (например, квазаров) очень велик [91].

** Расчеты [90] показывают, что порог Еу <С Юзе достигается при г ^ ^ 0,3. При г — 0 порог Ev = 15 эв.

220

Константу Ке можно определить из экспериментальных данных по интенсивности рентгеновского излучения (см. § 6.1). В резуль тате получаем, что плотность энергии ультрафиолетового излуче ния в нашу эпоху равняется:

	эв	•	5	108	10"
">uv>	за	/см3	3	ю - 6	4 - Ю - 6
">uv>

Подобные значения плотности энергии ультрафиолетового излу чения соответствуют потоку Puv ~ 104 фотон)(см2 • сек).

Рассмотрим стационарную ионизацию межгалактического газа, вызванную потоком ультрафиолетового излучения [89]:

			dnuJdt	= dnu/dt,		(6.86)
где	n U B , пи — концентрация			нейтральных и	ионизованных ато
мов	соответственно.
Скорость ионизации			равна
	dnu]	=	4лпин	[ dPuv (Ey,z) оун	(Еу),	(6.87)
	dt

Et =	13,6 эв — ионизационный потенциал атома водорода. Исполь
зуем для сечения aV H фотоионизации выражение (2.169).
Степень ионизации пи-а /пи				зависит от коэффициента		рекомбина
ции	O C J , который, в свою очередь, определяется температурой Т меж

галактического газа. Сколько-нибудь надежные оценки значений Т

отсутствуют (см. §		1.4	); однако		зависимость at		(Т)		относительно
слабая.
Мы приведем оценки величины nuJnu						для двух		значений темпе
ратур: 7\ = 105 о К и Тг = 103 о К. В первом						случае а{1		~	Ю - 1 8 см3/сек,
во втором аг -2 ~	5 • 10- 1 3			см3/сек.
Если nuJnu<^	1 (что, как мы увидим далее, оправдывается), то
			а ; П (2 = 0)			Г Л 2 , 5
Л —					2 ,5	Г Л 2 , 5
Л —					С О " " — С О				(6.88)
ин									(6.88)
пи			4л	\dPuv(E^		0)aya(Ev)
со =		1/(1 +		г);	щ =	1/(1 +	zt).
Если сог <^С 1, то tiuJriu				ос с о - 2 ' 5 , при Т — Тг
		nuJnu	(z = 0) ~		2 • Ю-4 р / Р к р н т .				(6.89)

221

При	Т =Т2	это отношение примерно в два раза больше. Отно
шение	(6.88)	существенно зависит от предположений относительно

эволюции источников релятивистских электронов. Величина (6.89) при заданном значении Т является максимальной. Если эволюция сильная, то это отношение примерно в 4—5 раз меньше [89].

Полученные соотношения можно использовать для интерпрета


ции наблюдений [92], в которых					было получено, что в окрестности
квазара	ЗС9	(красное	смещение		г — 2) ,	плотность			нейтрального
водорода пия		< 6 • 10 1 1	г/см3. Для объяснения					результатов [92]
нужно	допустить, что при Т = Тх р < 5 • 10~2							р к р и	т , а при Т =
То р ^	3 • 10~2 р к р и т .		Если	эволюция		источников			релятивист
ских электронов сильная, то при Т = Тх						р ^	0 , 2 р к р и т .
Новые данные наблюдений				показали,		что	квазары — мощные

источники ионизирующего ультрафиолетового излучения в лаймановском континууме (к <с 912А ) [91]. Поэтому не исключено, что фо новое излучение в области ультрафиолетового излучения рождает ся в компактных источниках, находящихся в ядрах активных га

лактик и квазаров.

Опираясь на

результаты

исследований [93], по эволюции ква

заров в оптическом

диапазоне

можно

оценить

поток

ультрафио

летового

излучения

от квазаров.

Согласно

[93], светимость ква

заров в

расчете

на

единицу объема на

частоте

v =

1,2 • 101 5 гц

(к = 2500 А) можно выразить следующей формулой:

У (г) =

3,2

• Ю - 4 9

(1 +

зрг/(см3

• сек • гц);

(6.90)

2 <Z Zi = 2,5;

тогда интенсивность

/ =

о С У ( г ) ( 1 + г ) ~ ^ ~ ' ) d

z _

АпН0)

( 1 + 2 ) 5

' 5

2 - Ю - 2 2

эрг/(см2-сек-сшер'гц)

(6.91)

(уУ = 1,8 — средний показатель нетеплового степенного спектра квазаров в оптическом диапазоне, вычисленный по данным [91]). Это значение на два порядка меньше экспериментального верхнего предела в той же области длин волн [13]: •< 1 — 2 - Ю - 2 0 эрг/(см2 X X сек • стер • гц).

Теперь мы можем оценить плотность р, при которой суммарного излучения от квазаров достаточно для объяснения результатов [92]. Условие на плотность газа имеет следующий вид:

/ Е

4 я « н f	dpuv[-rf^'	z =	0)a(Ev)
Ркрит /	«г и,- (1 + z ) ;		•	(6-92)
Ркрит /	«г и,- (1 + z ) ;

222

Подставив численные значения, получим, что ультрафиолето вое излучение от квазаров может обеспечить ионизацию, необходи мую для объяснения результатов [92], если р / р к р и т ^ 0,7.

Гипотеза об ионизации межгалактического газа излучением ква заров впервые была выдвинута в работе [94]. В последнее время ана логичные расчеты проводились в работах [95, 96].

С п и с о к л и т е р а т у р ы


1.	Silk J . Space Sci. Rev.,		1970,		11, p.		671.
2.	Лонгейр M., Сюняев P. А. «Успехи физ. наук», 1971, 105, с. 41.
3.	Harwitt М. Rev. Nuovo		cimento,			1970,		2,		p.	253.
4.	Bridle A. H. Monthly Notices Roy. Astron. Soc,												1967,		136,		p.	219.
5.	Jates K. W., Wielebinski R. Austral. J. Phys., 1966,														19,	p.	389.
6.	Jates K. W. Austral. J. Phys., 1968,						21,		p.		167.
7.	Clark T. A., Brown L . W.,			Alexander J . K. Nature, 1970,												228,		p.	847.
8.	Roach F. E . , Smith L. L. Geophys. J.,							1968,			15,		p.	227.
9.	LillieC. F. B u l l . Amer. Astron.				Soc,		1968,			I, p.			132.
10.	Курт В. Г., Сюняев Р. А.			«Космические						исследования», 1969,									5,	с.	573.
11.	Беляев В. Л. и др. «Космические исследования»,													1970,		8,	с.		740.
12.	Hayakawa S. е. a. Astrophys. Space Sci.,								1969,			5,	p.	493.
13.	Sudbury G. C ,	Ingham M. F. Nature,						1970,			226,		p.	5?G.
14.	Kleinman D. E . , Low F. J . Astrophys. J. Lett., 1970, 159, L 165.
15.	Low F. J . Astrophys. J.		Lett.,			1970,		159,			L173.
16.	Sunyaev R. A. Astrophys. Lett.,					1969,			3,	p.		33.
17.	Williams P. J . S. e. a. Monthly Notices Roy. Astron. Soc,															1968,		139,		p.	289.
18.	Bridle A. H. Nature, 1968,			219,		p.	1136.
19.	Noerdlinger P. D. Astrophys. J.,					1969,		157,			p.	495.
20.	Сюняев P. А. «Астрон. ж.», 1971, 48, с. 244.
21.	Schwartz D. A. Astrophys. J.,				1970,		162,			p.	439.
22.	Мандельштам С. Л., Тиндо И. П. «Письма ЖЭТФ»,													1967, 5, с					796.
23.	Shukla R. G., Wilson В. G. Astrophys. J.,								1971,			164, p.			265.
24.	Bowyer С. S. e. a. Nature, 1968,					217,	p.		32.
25.	Henry R. C. e. a. Astrophys. J.				Lett.,		1968,				153, p. L l l .
26.	Baxter A. J . e.	a. Astrophys. J.				Lett.,		1969,			155,		p.		L145.

27.Bunner A. N. e. a. Nature, 1969, 223, p. 1222.

28.Hayakawa S. е. a. I . A. U . Sump. No. 39, p. 121 Dortrecht, 1970.

29.Henry R. C. Astrophys. J. Lett., 1971, 163, p. L73.

30.Hayakawa S. e. a. Astrophys. Space. Sci., 1971, 12, p. 104.

31.	Bunner	A.	N. e. a. Astrophys.		J. Lett.,		1971,		167,	p.	L3.
32.	Longair M., Sunyaev R. Astrophys. Lett.,						1969,		4,	p.	65.
33.	Shklovskii		I. S. Astrophys. Lett., 1969,			3,	p.	1.
34.	Shklovskii		I. S., Shefer E . K- Nature,			1971,		231,	p.	173.
35.	Прилуцкий О. Ф., Розенталь И. Л., Шукалов								И. Б. «Астрон.			ж.»,	1970,
	47, с.	832.
36.	Lampton М. е. a. Nature,			1971, 230, р. 448.
37.	Rees М. Space Sci. Rev.,			1970,	10, p.	423.
38.	Гальперин Ю. И. и др. «Космические исследования», 1970, 8, с.												108.
39.	Vette J . е. a. Astrophys. J.			Lett.,	1970,	160, p. L161.
40.	Damle	S. V. e. a. Proc. X I I Int. Conf. Cos. Rays. V.								1, Hobart,		1971, p.	84.
41.	Verdenne G. e. a. Astron.,			Astrophys.,		1971,		15,	p.	50.

42.Голенецкий С. В., Мазец Е. П. «Письма ЖЭТФ», 1971, 14, с. 201.

43.Гальпер А. М. и др. «Успехи физ. наук», 1971, 105, 209.

44.	Longair М. Monthly Notices Roy. Astron.	Soc, 1966, 133, p. 421.
45.	Schmidt M. Astrophys. J., 1968, 151, p.	393.

46.Лонгейр M. «Успехи физ. наук», 1969, 99, с. 229.

47.Rowan-Robinson M. Monthly Notices Roy. Astron. Soc, 1968, 138, p. 445.

223

48.Розенталь И. Л., Шукалов И. Б. Электроны и фотоны в расширяющейся Вселенной. Препринт МИФИ . М., 1968.

49.Stecker F. W. Cosmic Gamma-Rays. NASA, Washington, 1971.

50.Rees M . J . Astrophys. Lett., 1969, 4, p. 113.

51.	Arons J . , McCray R. Astrophys. J.		Lett., 1969,	158, p. L91.
52.	Arons J . Astrophys. J., 1971,	164,	p. 437.
53.	Arons J . Ibid., p. 457.	Bredecamp J . Preprint Goddard
54.	Stecker F, W., Morgan D. L.,	Bredecamp J . Preprint Goddard			Space	Cen
	ter X-641-71-237, 1971.
55.	Прилуцкий О. Ф., Розенталь	И. Л. «Письма		ЖЭТФ», 1970,	12, с.	189.

56.Прилуцкий О. Ф., Розенталь И. Л . «Астрон. ж.», 1973, 50, № 3.

57.Felten J . Е., Morrison P. Astrophys. J., 1966, 146, p. 686.

58.Felten J . E., Rees M . J . Nature, 1969, 221, p. 924.

59.Розенталь И. Л . «Астрон. ж.», 1967, 44, с. 563.

60.	Brecher	Morrison P. Astrophys. J. Lett., 1967,	150,	p. L61.
61.	Гнедин	Ю. H . Долгинов A. 3. «Письма ЖЭТФ»,	1970,	11, с. 536.

62.Гнедин Ю. Н., Долгинов А. 3. «Письма ЖЭТФ», 1970, 12, с. 383.

63.Dolginov A. Z., Gnedin Yu. N. Astrophys. Lett., 1971, 9, p. 91.

64.Hayakawa S. Progr. Theor. Phys., 1969, 41, p. 1592.

65.Silk J . , Mc Cray R. Astrophys. Lett., 1969, 3, p. 59.

66.Прилуцкий О. Ф., Розенталь И. Л . «Астрон. ж.». 1971, 48, с. 489.

67.Hayakawa S., Matsuoka P. Progr. Theor. Phys., 1964, 30, p. 206.

68.Розенталь И. Л . «Космические исследования», 1966, 4, с. 404.

69.Берестецкий В. Б., Лифшиц Е. М., Питаевский Л . П. Релятивистская квантовая механика. Ч. I , М., «Наука», 1968.

70.Гинзбург В. Л., Озерной Л. М. «Астрон. ж.», 1965, 42, с. 943.

71.Friedman Н., Byram Е. Т., Chubb Т. A. Science, 1967, 156, р. 374.

72.Fujimoto М., Hayakawa S., Kato Т. Astrophys. Space Sci., 1969, 4, p. 64.

73.Шоломицкий Г. Б. «Астрон. ж.», 1968, 45, с. 478.

74.Petrossian V. Astrophys. J., 1969, 155, p. 1029.

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

76.Meekins J . Е. е. a. Nature, 1971, 231, р. 107.

77.Gursky Н. е. a. Astrophys. J. Lett., 1971, 167, L81.

78.	Byram E. Т., Chubb Т. A, Friedman H., Nature,		1971, 229, p. 544.
79.	Kellogg E. M . e. a. Astrophys. J.	Lett., 1971, 165,	p.	L49.
80.	Wilson M . A. G. Monthly Notices	Roy. Astron. Soc,		1970, 151, p. 1.
81.	Christiansen W. Astrophys. Lett.,	1971, 7, p. 233.

82.Stecker F. W., Astrophys. J., 1969, 157, p. 507.

83.Hoyle F. Phys. Rev. Lett., 1965, 15, p. 131.

84.	Gould R.	J . Phys. Rev. Lett.,	1965, 15, p. 511.
85.	Ginzburg	V. L., Syrovatskii S.	I . , Proc	I X	Int. Conf. Cos. Rays. V. I .
	London,	1965, p. 53.
86.	Rozental	I . , Shukalov I . Canad	J. Phys.,	1968,	46, p. 620.

87.Гинзбург В. Л., Сыроватский С. И. Происхождение космических лучей, М., Изд-во АН СССР, 1963.

88.Волобуев С. А. и др. «Изв. АН СССР. Сер. физ.», 1970, 34, с. 2259.

89.Прилуцкий О. Ф., Розенталь И. Л . «Астрон. ж.», 1970, 47, с. 957.

90.Прилуцкий О. Ф., Розенталь И. Л . «Астрон. ж.», 1971, 48, с. 54.

91. Оке J . е. a. Astrophys. J., 1970, 159, p. 341.

92.Gunn J . E., Peterson В. A. Astrophys. J., 1965, 142, p. 1633.

93.Schmidt M . Astrophys. J., 1970, 162, p. 371.

94.Noerdlinger P. D. Astrophys. J., 1969, 156, p. 841.

95.Arons J . , Mc Cray R. Astrophys. Lett., 1970, 5, p. 123.

96.Petrosian V. Astrophys. Lett., 1970, 6, p. 71.

Глава 7

КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ СВЕРХВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ

§ 7 . 1 .

О ВОЗМОЖНЫХ ИСТОЧНИКАХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ СВЕРХВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ

Мы будем называть космическими лучами сверхвысокой энер гии частицы с Eh 5? Ю1 в эв.

Прохождение частиц с такой энергией через межзвездную и межгалактическую среду представляет, на наш взгляд, «класси ческую» задачу астрофизики высоких энергий в том смысле, что здесь причудливо переплетаются различные характеристики косми ческих объектов и тонкие детали взаимодействий при очень высо ких энергиях, и в то же время может быть получено определенное решение.

На рис.	51 представлен спектр первичных космических	лучей
в широком	интервале энергии. Спектр построен по данным	работ

_j	1	1	1	1—
12	Н	> 16	-18	20
		фЕ„ (ЭВ)
Рис. 51. Спектр	первичных		космических	лучей.
[1—4]. На рис. 52 спектр	космических лучей изображен в иных
переменных [5]. Этот спектр		представляет сводные эксперимен
тальные данные.

Обычно интегральный спектр космических лучей в области энер гий ^ 1016 -т- 1016 эв аппроксимируют степенной функцией с по-

225

казателем yh	« 1,6; в	области	101 5 +- 1016 эв показатель начинает
увеличиваться и в интервале Eh			>, 1016	-т- 1017 эв достигает значе
ния yh ~ 2,2	2,4.			энергий Eh ~>> 101 7 эв; до
Наиболее	интересна	для нас	область	энергий Eh ~>> 101 7 эв; до

последнего времени во всех работах полагали, что в области самых

высоких энергий	1018 эв) показатель снова уменьшается и ста
новится равным 1,6	(см. [2]) или даже доходит до значения 1,0 14].

Однако совсем недавно опубликованы данные, которые свидетель ствуют о том, что показатель спектра вплоть до энергий 101 9 эв заметно не изменяется (yh ~ 2,2) [3].

1дЕл(эв)

Рис 52. Изломы в спектре космических лучей [5J.

На рисунке представлены аппроксимации эксперимен тальных результатов различных групп; Вп д а н а Б элек-

тронвольтах.

При больших энергиях статистическая точность невелика можно говорить лишь о тенденции, которая свидетельствует об уменьшении показателя yh при Eh ^> 101 9 эв*.

Здесь, однако, следует четко различать вид энергетического спектра и существование частиц сверхвысоких энергий. Точность определения энергетического спектра частиц сверхвысоких энергий невелика, однако само существование космических частиц с энер

гией — 1020	эв представляется в высшей степени		вероятным.
Отметим	в этой связи, что недавно появилось сообщение о на
блюдении ливня,		энергия которого, по оценкам	авторов,	равна
4 • 1021 эв	[71. На	Будапештской конференции по физике		косми

ческих лучей (1969 г.) даже обсуждался ливень, наблюдавшийся сиднейской группой, энергия которого оценивалась в 102 2 эв. Имен-

* Подобная неоднозначность не удивительна. Определение спектра кос

мических лучей сверхвысоких энергий — трудная	задача,	которая решает
ся с помощью сложных установок, содержащих	большое	число приборов,

регистрирующих элементарные частицы и разнесенных на большие (до 10/слг) расстояния. Первичные частицы регистрируются по вторичным эффектам,

которые они		производят в атмосфере (так называемые широкие атмосферные
ливни,	см.,	например,	работу [5]). Число частиц в таких ливнях
достигает	на	уровне меря	10е —Ю1 ".

226

но факт отсутствия резкого обрезания спектра в области Eh	~	102° эв
и будет основным предметом дискуссии этого раздела.
Рассмотрим вначале простейшее предположение, что	космиче
ские частицы сверхвысоких энергий возникают в Галактике		[81.
Эта, казалось бы на первый взгляд, наиболее естественная	гипотеза
встречается с двумя трудностями.

Первая, наиболее существенная, связана с необходимостью ани зотропии космических частиц предельно больших энергий. Физи ческая причина этой анизотропии очевидна. Источники космиче ских лучей в Галактике сосредоточены в галактическом диске, име ющем существенно несферическую форму.

Движение космических частиц очень больших энергий в галакти ческом магнитном поле не может привести к изотропизации, по скольку в этой области энергий радиус кривизны начинает превос ходить характерные размеры магнитных неоднородностей, обуслов

ливающих		диффузию космических лучей.
Действительно, радиус кривизны Гн при движении в магнитном
поле с напряженностью						Н равен
						г„ = -				(7.1)
(ги,	см; Н,	гс; Е,		эв).		н	300Ztf				'

Характерный масштаб неоднородностей магнитного поля, ко
торые могут обеспечить						изотропизацию			вследствие диффузии,
• —102° см [9]. Это соответствует энергии								космических лучей (прото
нов)	Ер ~	1017	эв (Н ~		3 • 1СГ6		гс; Z =	1). Таким		образом,	уже
при энергии Ev			~	1017	эв угловое распределение космических						про
тонов должно			отражать			эллипсоидальную			форму	Галактики.

Разумеется, наша оценка очень груба. Для сопоставления с опы том нужно учесть более детально структуру галактического маг

нитного поля и		статистические		погрешности экспериментов. В ра
боте	[10] исследовались три			различные	модели	галактического
магнитного поля.
Результаты сопоставления [10] приведены в табл. 27.
						Т А Б Л И Ц А 27
	Результаты	анализа	происхождения		космических		лучей
		сверхвысоких энергий
Г р у п п а, произво		Энергетический		Ч и с л о		R.	%
дившая	и с с л е д о в а н и е	и н т е р в а л ,	эв	л и в н е й	i	н		ш
					i	н		ш
Haverah Park		(3—5)-101 7		4222	1,5(4)	1,5(9)
		(7,5—15)-101 '		742	5(25)	0(11)		20(100)
		> 1 0 1 8		249	—4(24)	— 10(51)		- 5(16)
Sydney		10"—10"		682	2(20)	10(95)		—13(50)
		> 1 0 "		86	12(39)	10(100)		38(100)

227

<<< < Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2223 / 2623 24 25 26 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ