Том 87, № 7 (2023)

Выполнен анализ изотопного состава ядер Li и Be в диапазоне жесткостей 1–5 ГВ (энергии ядер 0.1–1.5 ГэВ/нуклон) с использованием полетных данных эксперимента PAMELA 2006–2014 гг. о жесткости регистрируемых ядер и их скорости (времяпролетный анализ и ионизационные потери в многослойном калориметре прибора). Новые результаты эксперимента PAMELA расширяют энергетический диапазон предшествующих измерений, согласуются с существующими немногочисленными результатами и указывают на коррелированные отклонения соотношений изотопов ядер Li и Be от данных GALPROP для ГКЛ, которые можно интерпретировать как свидетельство наблюдения вклада нескольких близких локальных источников на фоне галактических космических лучей. Результаты дополнительного анализа прецизионных данных спектрометра AMS-02 по спектрам позитронов, антипротонов, вторичных ядер Li, Be и B указывают на коррелированные подъемы интенсивности при жесткостях ~50–1000 ГВ, которые можно также связать с локальными источниками. Вклад локальных источников на фоне галактических космических лучей оценен на уровне десятков процентов при жесткостях 1–5 ГВ и на уровне единиц процентов при жесткостях 50–1000 ГВ.

В ходе обработки данных, полученных в космическом эксперименте НУКЛОН, получены результаты, имеющие важное астрофизическое значение. С помощью пакета GALPROP решена обратная задача распространения КЛ от источника (близкой сверхновой) до наблюдателя, построен покомпонентный спектр в источнике, показано, что в источнике наблюдается систематическое изменение степенного индекса (наклона спектра), что может быть интерпретировано как неполная ионизация космических лучей в момент ускорения на фронте ударной волны сверхновой. При анализе спектров по магнитной жесткости изучены потоки ядер азота и суммарный спектр редких ядер с нечетными зарядами от 9 до 19 (F, Na, Al, P, Cl, K). Построены отношения потоков нечетных и четных ядер. Обнаружено, что спектр редких нечетных ядер более жесткий, чем спектр обильных четных ядер (Z = 10–20) в области магнитных жесткостей 300–10  000 ГВ.

Обсуждается сценарий формирования наблюдаемых спектров электронов/позитронов и ядер космических лучей сверхвысоких энергий в рамках неклассической (супердиффузионной) модели распространения частиц в резко-неоднородной межзвездной и межгалактической средах. Показано, что предложенный сценарий обеспечивает согласованное описание экспериментальных данных прецизионных спутниковых измерений, наземных гибридных установок ШАЛ и черенковских телескопов по спектрам лептонов и ядер, а также массовому составу космических лучей в диапазоне сверхвысоких и ультравысоких энергий.

Изучено влияние взаимодействия космических лучей с возбужденной ими турбулентностью (эффект самомодуляции) в оболочках молекулярных облаков на полное гамма-излучение Галактики. Исследован эффект самомодуляции для каждого отдельного молекулярного облака и полученный результат проинтегрирован по лучу зрения вдоль всех молекулярных облаков, попадающих в интересующую нас область на небе. Показано, что самомодуляция космических лучей уменьшает интенсивность гамма-излучения в диапазоне ниже 1 ГэВ примерно на 10–30%. Несмотря на то, что данный результат незначителен по величине, его, тем не менее, стоит учитывать при выделении фонового гамма-излучения на низких энергиях.

Описана сцинтилляционная установка Tunka-Grande. Представлены научные результаты, полученные за первые 5 лет ее работы. Проанализированы перспективы изучения космических лучей в диапазоне энергий 10¹⁶–10¹⁸ эВ.

Проанализирован спектр гамма-квантов от Крабовидной туманности в области энергий 4–100 ТэВ, полученный по данным двух атмосферных черенковских телескопов, в составе комплекса TAIGA. Описана методика выделения и восстановления энергии гамма-квантов, включающая процедуру восстановления энергетического спектра.

Представлены результаты измерений энергетических характеристик групп мюонов в наклонных широких атмосферных ливнях в эксперименте НЕВОД-ДЕКОР. Получены оценки средней энергии мюонов в группах в области энергий первичных частиц от 10 до 1000 ПэВ, которые сопоставлены с расчетами ожидаемых значений для различных предположений о составе космического излучения и моделях адронных взаимодействий. Обнаружено превышение экспериментальных значений средней энергии мюонов по сравнению с расчетами для больших локальных плотностей, соответствующих энергиям первичных частиц выше 100 ПэВ.

Основной целью глубоководного нейтринного телескопа Baikal-GVD является регистрация высокоэнергичных нейтрино астрофизического происхождения через восстановление направления движения мюонов или ливней частиц, образующихся во взаимодействиях нейтрино с водной средой. С 2020 г. Baikal-GVD отслеживает оповещения подледного телескопа IceCube о регистрации нейтрино с энергией свыше 100 ТэВ. Представлены результаты поиска совпадений событий Baikal-GVD с нейтринными оповещениями IceCube с сентября 2020 г. по апрель 2022 г.

Сообщается о текущем состоянии проекта Баксанского большого нейтринного телескопа и описываются некоторые выборочные результаты первого этапа проекта – прототипа детектора с жидким сцинтиллятором массой 0.5 т. Представлены результаты второго этапа проекта, прототипа с массой жидкого сцинтиллятора 5 тонн, и перспективы проекта.

Сравниваются характеристики Форбуш-эффектов и солнечных протонных событий, вызванных одним и тем же солнечным источником (корональным выбросом массы и связанной с ним солнечной вспышкой). Выбран диапазон гелиодолгот (Е04–W35), в котором вспышки ассоциированы как с Форбуш-эффектами, так и солнечными протонными событиями у Земли. Независимо рассматривались солнечные протонные события для разных энергий (E >10, >100 МэВ) и с разными порогами потоков, а также GLE (наземные возрастания солнечных космических лучей). Результаты проанализированы в сравнении с контрольной группой вспышек в той же гелиодолготной зоне, не приводивших к солнечным протонным событиям. Показано, что корональные выбросы массы, связанные с солнечными протонными событиями, с большой вероятностью вызывают значительный Форбуш-эффект на орбите Земли и геомагнитную бурю. Ускорительная и модулирующая эффективности таких солнечных явлений взаимосвязаны, что, в основном, объясняется высокими скоростями корональных выбросов массы. На практике данные результаты могут применяться для улучшения прогнозов геомагнитных бурь и Форбуш-эффектов.

Обсуждаются предварительные результаты анализа данных научного эксперимента PAMELA, в частности, восстановления энергетических спектров солнечных энергичных частиц – ядер гелия во время вспышек и корональных выбросов масс за период с 2006 по 2016 год. PAMELA – международный космический эксперимент, основной задачей которого является измерение спектров частиц и античастиц в космическом излучении в широком диапазоне энергий, в том числе солнечных энергичных частиц. С помощью данных эксперимента возможен анализ потоков солнечных частиц в диапазоне от ~80 МэВ до нескольких ГэВ. Для восстановления спектров ядер гелия разработаны методы идентификации частиц и оценки эффективности отбора.

Рассматривается протонное событие 28 октября 2021 года, сопровождавшееся первым в текущем 25 цикле (73 в истории наблюдений) наземным возрастанием интенсивности космических лучей (GLE73). Период развития родительской вспышки с наибольшим энерговыделением длился более 10 мин, в процессе которого происходили: ускорение коронального выброса массы и, одновременно, ускорение заряженных частиц до релятивистских энергий. Подобие временных профилей интенсивности релятивистских электронов и протонов на орбите Земли, свидетельствует о стохастическом механизме их ускорения. Эруптивная вспышка X1.0 28 октября 2021 года в жестком рентгеновском излучении (>100 кэВ) по временным характеристикам подобна вспышке M5.1 17 мая 2012 г. с координатами N11W76 (GLE71). Относительно позднее начало возрастания потоков релятивистских электронов и протонов на орбите Земли в событии GLE73 по сравнению с событием GLE71 объясняется расположением вспышки 28 октября 2021 г. (S26W05) и вылетом коронального выброса массы в южном направлении.

Для изучения солнечной модуляции потоков космических лучей с энергиями ниже 1 ГэВ методами машинного обучения получены соотношения потоков позитронов и электронов энергий от 100 до 500 МэВ, а также потоков электронов и протонов жесткостей 1–1.7 ГВ по данным эксперимента PAMELA за 2006–2016 годы. По наблюдаемым особенностям в полученных результатах по PAMELA, и сравнением их с данными эксперимента AMS-02, можно исследовать зависимость модуляции от знака заряда частиц, в частности в периоды около солнечного минимума 2009 года и максимума 2015 года.

Предложен новый метод оценки эффективной энергии нейтронных мониторов, основанный на прямых наблюдениях 27-дневных вариаций галактических космических лучей, в частности, в эксперименте AMS-02 в максимуме 24 цикла солнечной активности (2014–2015 гг.). Для этого строится зависимость амплитуды 27-дневных вариаций от жесткости частиц, после чего определяется значение энергии, при котором амплитуда вариаций темпа счета нейтронного монитора в течение того же промежутка времени становится равной амплитуде, полученной в космических наблюдениях. Изучена зависимость восстановленной эффективной энергии нейтронного монитора от жесткости геомагнитного обрезания, полученная в результате обработки данных нескольких нейтронных мониторов.

В эксперименте LVD (Гран Сассо, Италия) изучаются вариации скорости счета фоновых импульсов детектора, вызванные инжекцией радона из грунта в экспериментальный зал. Мы представляем зависимости изменения атмосферного давления на поверхности и в экспериментальном зале установки, а также вариаций скорости счета событий LVD, связанных с изменением концентрации радона.

На основе данных мировой сети станций нейтронных мониторов с использованием метода спектрографической глобальной съемки получены параметры магнитосферных токовых систем в событиях в мае 1998 г. В рамках осесимметричной модели ограниченной магнитосферы Земли определены параметры токовых систем (токи на магнитопаузе и кольцевой ток во внутренней магнитосфере), а также их вклад в изменения жесткости геомагнитного обрезания и в Dst-индекс в исследуемый период.