Сцинтилляционный гамма-спектрометр для баллонного эксперимента по исследованию всплесков жесткого излучения от гроз



жүктеу 28.69 Kb.
Дата27.06.2016
өлшемі28.69 Kb.
Сцинтилляционный гамма-спектрометр для баллонного эксперимента по исследованию всплесков жесткого излучения от гроз

Максимов Иван Алексеевич

Студент

Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова,

Физический факультет, Москва, Россия

E-mail: ia.maksimov@physics.msu.ru
Одними из малоисследованных явлений в высоких слоях атмосферы, открытых сравнительно недавно в эксперименте BATSE (Fishman, G. J. et.al, 1994, Science, 264, 1313), являются TGF (Terestrial Gamma ray Flashes - гамма-всплески земного происхождения) – короткие всплески гамма-излучения, длительностью около 1мс, идущие со стороны атмосферы Земли. Измеренные энергии фотонов от TGF доходили до нескольких десятков МэВ. TGF – сложное и не достаточно хорошо изученное явление. Предполагается, что гамма-излучение TGF – это тормозное излучение релятивистских электронов, ускоренных в огромных электрических потенциалах, характерных для грозовых облаков. Остаются открытыми вопросы, насколько часто происходят явления TGF, в каком диапазоне высот они образуются, каково их пространственное распределение в области грозовой активности, каково угловое распределение излучаемых фотонов для некоторой высоты, так же не известны и характерные типы гроз, в которых образуются TGF.

Другим, более медленным явлением, связанным с гамма-излучением, появляющимся в результате грозовой активности, является TGE (Terrestrial Ground Enhancement) – возрастание фона гамма-излучения в период грозы в течение интервала времени от десятков минут до нескольких часов. (Chilingarian et.al. в сборнике трудов конференции TEPA-2013, Nor-Amberd, Armenia, 9-13 sept 2013). Наблюдается увеличение фона от нескольких процентов до нескольких раз, при этом спектр добавочного гамма-излучения тянется до десятков МэВ. Для проверки физических моделей, описывающих это явление, требуются точные спектральные измерения, а также измерения, позволяющие определить пространственное распределение источника гамма-излучения.

Моя работа заключается в продолжении исследований атмосферного гамма-излучения при помощи сцинциляционного гамма-спектрометра, подготовки его для баллонного эксперимента, а также для проведения наземных измерений. Такой спектрометр должен обладать возможностью пофотонной записи регистрируемого гамма-излучения с хорошим временным разрешением (~10мкс), а также стабильностью характеристик, позволяющей надежно регистрировать слабые вариации фона ~1%. На данный момент изготовлен и откалиброван гамма-спектрометр, обладающий необходимыми свойствами, с помощью которого проведены первые измерения TGE от гроз в диапазоне от 20 кэВ до 5 МэВ. На данный момент отрабатываются технические решения по синхронизации аппаратуры при одновременных измерениях несколькими приборами в условиях наземного и баллонного эксперимента.

Прибор успел хорошо себя зарекомендовать в качестве экспериментального оборудования для регистрации TGE в Армении в период грозовой активности в районе горы Арагац. Были получены уникальные данные для исследования этого эффекта. Наблюдалось ожидаемое повышение фона, а так же была получена подробная статистика изменения фона во время приближения грозовых облаков и во время дальнейшего развития грозы. В этом районе так же планируются дальнейшие исследования грозовой активности, как при помощи имеющейся аппаратуры, так и при помощи только создающихся комплексов детекторов.



Баллонный эксперимент планируется проводить в средней полосе России и в перспективе – на склонах горы Арагац. Эксперимент будет включать в себя описанный выше гамма-спектрометр с системой сбора и хранения данных, так же планируется проводить параллельно измерения в УФ диапазоне другим детектором для последующего сравнения данных. Научную аппаратуру планируется поднять на гелиевом шаре в грозовое облако и стараться удерживать в нём не менее получаса для набора статистики, что уже представляет собой не простую техническую задачу. Так же могут возникнуть и другие технические сложности с проведением эксперимента, поэтому рассматриваются как различные площадки для запуска, так и альтернативные пути решения технических проблем.
Литература


  1. Сборник трудов конференции TEPA-2013, Nor-Amberd, Armenia, 9-13 sept 2013.

  2. Gjesteland T., “Properties of Terrestrial Gamma ray Flashes” , Department of Physics and Technology University of Bergen, April 2012.


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет