Техника - молодёжи 2002-01, страница 33

КОСМОФИЗИКА

Алексей ПОГОРЕЛОВ, член-корреспондент Московского Общества испытателей природы

МЮОННЫИ ЛОКАТОР:

Антенна этого локатора снаружи не видна — она спряталась внутри неприметного кирпичного здания в глубине обширной территории Московского инженерно-физического института. Здесь размещается военная кафедра МИФИ, однако отношение установки к ней — чисто территориальное.

В этом здании, в помещении за несколькими дверьми, находится поворотная рама, а в ней — квадратн е, 3 х 3 м, сооружение, оторое состоит из уложенных в несколько слоев тонких черных брусочков, оканчивающихся со всех четырех сторон квадрата массивными черными цилиндрами. Это и есть антенна.

Как правило, она направлена вверх, в зенит, то есть «лежит» горизонтально. По сторонам — блоки электроники, мониторы, источники питания, магнитофоны, компьютеры. Все вместе — Установка 0611, изделие «ТЕМП». Мюонный го-доскоп-томограф. Чтобы уж совсем понятно — мюонный локатор. Единственный в России, первый (и лучший) из двух в мире.

Давно, широко и прочно вошли в нашу жизнь радиолокаторы Менее распространены, но так же привычны и понятны локаторы инфракрасные и акустические. А что же такое мюонный локатор?

Мюоны, или мю-мезоны — элементарные частицы, присутствующие в космических лучах. Подчеркнем особо — во вторичных космических лучах: не в тех, которые имеют место в космическом пространстве, а в тех, что образуются от взаимодействия первичных космических лучей с веществом верхней атмосферы.

Источником мюонов, достигающих поверхности Земли, служит, в основном, галактическое космическое излучение (ГКИ) — потоки частиц, приходящие извне Солнечной системы и состоящие приблизительно на 94% из прото нов, на 5,5% из ядер гелия и на 0,5% из более тяжелых ядер. Ценно ГКИ тем, что интенсивность его довольно слабо и медленно меняется во времени и практически одинакова по всем направлениям (есть и некоторые исключения, но о них позже), то есть оно — постоянный источник «просвечивания» земной атмосферы.

Протоны и более тяжелые ядра, входящие в состав ГКИ, взаимодействуют с веществом атмосферы на высотах от 30 до 10 км. При этом возникают неустойчивые частицы — нейтральные и заряженные пи-мезоны (пионы) и К-мезоны. Из них интерес для нас представляют высокоэнергетические заряженные пи-мезоны, поскольку они через довольно небольшое время после своего рожде

ния (около 10 ^в с) распадаются на нейтрино и мюон.

Время жизни и проникающая способность мюонов достаточны для того, чтобы долететь до поверхности Земли и быть зарегистрированными соответствующей детектирующей аппаратурой, даже пройдя через несколько железобетонных перекрытий (поэтому нет необходимости держать антенну локатора на открытом воздухе, а можно спрятать в любом, самом обычном на вид, здании).

Пионы же далеко не все доживают до распада, поскольку часть их взаимодействует с веществом, встречающимся на пути, и уже не дает частиц, регистрируемых на земной поверхности. А какая часть — это зависит от свойств вещества. Таким образом, интенсивность потока мюонов из определенной точки атмосферы зависи от того, насколько сильно там поглощаются пионы. Очевидно, что чем меньше плотность атмосферного воздуха, тем больше поток мюонов. А если на их пути встретится некое твердое тело, то этот поток будет совсем мал.

Как видим, в отличие от локаторов других типов, преимущественно активных, мюонный является пассивным — определяя направление и дистанцию, сам он мю-мезоны не излучает.

Решение о соз-

серий непрерывных измерений, а с 17 апреля 1998 г. установка несет круглосуточную вахту.

Эта вахта прерывалась лишь однажды — во время урагана в ночь с 20 на 21 июня 1998 г., когда был оборван кабель питания (впоследствии локатор оснастили автономными энергоисточниками). Возглавлял создание и руководит эксплуатацией локатора Владимир Викторович Борог, доцент кафедры микро- и космофизики МИФИ андидат физико-математических наук, действительный член Московского общества испытателей природы соросовский доцент, лауреат Премии Президента РФ.

Антенна «ТЕМПа» собрана из приемных элементов, представляющих собой сцинтилля оры с фотоэлектронными умножителя чи. Сцинтиллятор — это брусочек полистирола со специальными добавками, сечением 25 х 10 мм и длиной 3 м, заключенный в непрозрачную оболочку. При прохождении частицы через сцинтиллятор в нем возникает

Устройство антенны мюонного локатора. XI,2, Y1,2 — взаимно перпендикулярные слои — детекторные решетки, РЬ — свинцовый экран, Z — подтверждающий слой.

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 1 ' 2 0 0 2

30

дании мюонного локатора было принято в марте 1989 г. на выездном заседании Научного совета АН СССР по солнечно-земной физике, состоявшемся в Полярном геофизическом институте АН СССР (г. Апатиты). В 1990 — 91 гг. был разработан проект, до конца 1992-го шло моделирование и отработка отдельных узлов. В 1993 — 94 гг. создали и испытали прототип мюонного локатора, в 1995-м собрали полномасштабную установку. В апреле 1996 г. локатор «ТЕМП» впервые непрерывно проработал 20 суток. В течение двух лет было еще несколько

световая вспышка, преобразуемая расположенным в торце бруска фотоэлектронным умножителей в электрический сигнал.

Антенна состоит из двух детекторных решеток располож нных на расстоянии метра одна от другой. Детекторная ре-