Исследования ГКЛ, продолжающиеся уже в течение нескольких десятилетий, не
привели, тем не менее, к закрытию «белых пятен» в этой интересной области, хотя
многие вопросы были успешно решены. Можно, например, констатировать, что
накопленной информации вполне достаточно для оценки вклада ГКЛ в радиационный
фон на орбитах космических аппаратов. Однако, по мере повышения энергии частиц,
качество информации ухудшается. Недостаточная светосила используемых установок
на больших высотах и в космическом пространстве не позволяет исследовать область
1014–1015 эВ прямыми методами с досаточной статистикой, не
говоря уже о том, чтобы продвинуться в область энергий, в которой происходит
излом спектра ГКЛ. Следствием такой ситуации является некоторая нестабильность
экспериментальных данных, которые в области выше 1012 эВ после
осуществления новых экспериментов меняют оценки интенсивности на 20–30%. Поэтому
ближайщей и актуальной задачей остается создание аппаратуры с большими
геометрическими факторами, что позволило бы исследовать область излома прямыми
методами.
Использование косвенных методов (в первую очередь, изучение ШАЛ) позволило
за последнее десятилетие достичь определенного прогресса в исследовании
энергетического спектра ГКЛ, хотя проблема модельной зависимости результатов все
еще существует. В настоящее время вопрос о получении спектров отдельных групп
ядер начал находить экспериментальное решение. Можно с уверенностью
предположить, что предстоящий в 2007 году запуск LHC коллайдера позволит
получить информацию относительно адронных взаимодействий вплоть до эквивалентной
энергии ~1017 эВ и значительно сузить существующую в настоящее время
неопределенность, возникающую при экстраполяции феноменологических моделей
адронных взаимодействий в область сверхвысоких энергий.
Установки ШАЛ следующего поколения должны обеспечить прецизионные
исследования энергетического спектра и состава космических лучей в области 1017–1019
эВ. В этой области, по видимому, происходит переход от ГКЛ к КЛ
экстрагалактического происхождения.
Можно также надеяться, что в ближайшие годы будет окончательно решен
вопрос о существовании GZK-эффекта, на что сейчас имеются серьезные указания.
Литература
Астрофизика космических лучей. Под ред. В.Л.Гинзбурга. М.: Наука. 1990. 528 с.
Базилевская Г.А., Махмутов В.С., Свиржевская А.К., Cвиржевский Н.С., Стожков
Ю.И., Долговременные измерения космических лучей в атмосфере Земли, Изв. РАН.
Сер. физ., Т.69, №6, С.835-837, 2005.
Байбурина С.А., Борисов А.С., Гусева З.М. и др. Эксперимент «Памир».
Взаимодействия адронов космических лучей сверхвысоких энергий. М.: Наука. 1984.
Труды ФИАН. Т.154. С.3-217. Бережко Е.Г., Ксенофонтов Л.Т., Состав космических
лучей, ускоренных в остатках сверхновых, ЖЭТФ, Т.116, С.737-759, 1999.
Бугаков В.В., Беляков С.А., Григоров Н.Л., Губин Ю.В., Калинкин Л.Ф., Кахидзе
Г.П., Рапопорт И.Д., Савенко И.А., Смирнов А.В., Ширяева В.Я., Шишков П.П.,
Шестериков В.Ф., Яковлев Б.М., Тригубов Ю.В., Принципы устройства научной
аппаратуры для изучения космических лучей высокой энергии на космической станции
«Протон-4», Изв. АН СССР, Сер. физ., Т.34, С.1818- 1828, 1970.
Быков А.М., Топтыгин И.Н., Спектры частиц высоких энергий, генерированных в ОВ-
ассоциациях, Изв. РАН. Сер. физ., Т.59, №4, С.162-165, 1995.
Гинзбург В.Л., Сыроватский С.И., Происхождение космических лучей, М.: АН СССР.
1963. 384 с.
Грейзен К., Широкие атмосферные ливни. В сб: «Физика космических лучей». Под
ред. Дж.Вильсона. М.: ИЛ. 1958. Т.3. №.7-141.
Зацепин Г.Т., Кузьмин В.А., О верхней границе спектра космических лучей, Письма
в ЖЭТФ, Т.4, С.114-116, 1966.
Зиракашвили В.Н., Клепач Е.Г., Птускин В.С., Роговая С.И., Христиансен Г.Б.,
Чувильгин Л.Г., Диффузия космических лучей высоких энергий в Галактике, Изв. АН
СССР. Сер. физ., Т.55, С.2049-2051, 1991.
Киржниц Д.А., Чечин В.А., Космические лучи и элементарная длина, Письма в ЖЭТФ,
Т.14, С.261-262, 1971.
Крымский Г.Ф., Регулярный механизм ускорения заряженных частиц на фронте ударной
волны., ДАН СССР, Т. 234, С.1306-1308, 1977.
Куликов Г.В., Христиансен Г.Б., О спектре широких атмосферных ливней по числу
частиц, ЖЭТФ, Т.35, С.635-640, 1958.
Лагутин А.А., Тюменцев А.Г., Энергетические спектры космических лучей в
галактической среде фрактального типа, Изв. РАН. Сер. физ., Т.67, №4, С.439-442,
2003.
Михайлов А.А., Правдин М.И., Поиск анизотропии космических лучей сверхвысоких
энергий, Письма в ЖЭТФ, Т.66, С.289-292, 1997.
Ныммик Р.А., Полуэмпирическая динамическая модель потоков частиц галактических
космических лучей. (версии ISO и 2005 г.), Модель Космоса, НИИЯФ МГУ, 2006
Христиансен Г.Б., Куликов Г.В., Фомин Ю.А., Космическое излучение сверхвысокой
энергии, М.: Атомиздат. 1975. 254 с.
Abbasi R.U., Abu-Zayyad T., Amman J.F., Archbold G.C., Bellido J.A., Belov K.,
Belz J.W., Bergman D.R., Cao Z., Clay R.W., Monocular measurement of the
spectrum of UHE cosmic rays by the FADC detector of the HiRes experiment,
Astropart.Phys., 23, pp.157-174, 2005.
Ambrosio M. for Macro Collaboration, Search for the sideral and solar diurnal
modulations in the MACRO muon data set, Phys. Rev. D 67, 042002 (2003).
Asakimori K., Burnett T.H., Cherry M.L., Chevli K., Christ M.J., Dake S.,
Derrickson J.H., Fountain W.F., Fuki M., Gregory J.C., Hayashi T., Holynsky R.,
Iwai J., Iyono A., Johnson J., Kobayashi M., Lord J., Miyamura O., Moon K.,H.,
Nilsen B.S., Oda H., Ogata T., Olson E.D., Parnell T.A., Roberts F.E., Sengupta
K., Shiina T., Strausz S.C., Sugitate T., Takahashi Y., Tominaga T., Watts J.W.,
Wefel J.P., Wilczynska B., Wilczynski H., Wilkes R.J., Wolter W., Yokomi H., and
Zager E., Cosmic ray proton and helium spectra: results from the JACEE
experiment, Astrophys. J., Vol.502, pp.278-283, 1998.
Berezhko E.G., Particle acceleration in supernova remnants, Inv. Rapp. Highlight
papers. 27th ICRC, Hamburg, 2001, pp.226-233.
Bird D.J., Corbato S.C., Dai H.Y., Dawson B.R., Elbert J.W., Gaisser T.K., Huang
M.H.A., Kieda D.B., Ko S., Larsen C.G., Loh E.C., Salamon M.H., Smith J.D.,
Sokolsky P., Sommers P., Stanev T., Tilav T., Tang J.k.k., Thomas S.B., The
cosmic ray composition above 0.1 EeV, in Proc. 23th ICRC, Calgary, 1993, Vol.2,
pp.38-42.
Bishop C.M., Neural networks for pattern recognition, Oxford Univ. press, 1995,
504 p.
Blobel V., Unfolding methods in high-energy physics experiments, CERN report
85-09, pp.88-127, 1985.
Bonino G., Castagnoli G. Cini, Cane D., Taricco C., Bhandari N., Solar
modulation of galactic cosmic ray spectra since the Maunder minimum, in Proc.
27th ICRC, Hamburg, 2001, Vol.9, pp.3769-3772. Casaus J. behalf of the AMS.02
Collaboration. Cosmic ray astrophysics with AMS.02, in Proc. 28th ICRC, Tsukuba,
2003,Vol.4, pp.2149-2152.
Cocconi G., About the most energetic cosmic rays, Astropart. Phys., Vol.4,
pp.281-283, 1996.
Coleman S., Glashow S.L., High-energy tests of Lorentz invariance, Phys. Rev. D
59, 116008 (1999)
Cronin J.W., Cosmic rays: the most energetic particles in the universe, Rev.
Mod. Phys., Vol.71, pp.165- 172, 1999.
D'Agostini G., A multidimensional unfolding method based on Bayes' theorem,
Nucl. Instr. Meth., Vol.A362, pp.487-498, 1995.
Fukunaga K., Introduction to statistical pattern recognition, N-Y: Academic
press, 1972, 592 p.
Gaisser T.K., Cosmic rays and particle physics, Cambridge Univer. press, 1990,
279 p.
Glasmacher M.A.K., Catanese M.A., Chantell M.C., Covault C.E., Cronin J.W., Fick
B.E., Fortson L.F., Fowler J.W., Green K.D., Kieda D.B. et al, The cosmic ray
energy spectrum between 1014 and 1016 eV, Astropart. Phys., Vol.10, pp.291-302,
1999.
Glushkov A.V., Egorova V.P., Ivanov S.P., Knurenko S.P., Kolosov V.A.,
Krasilnikov A.D., Makarov I.T., Mikhailov A.A., Olzoyev V.V., Pisarev V.V.,
Pravdin M.I., Sabourov A.V., Sleptsov I.E., Struchkov G.G., Energy spectrum of
primary cosmic rays in the energy region of 1017 – 1020 eV by Yakutsk array
data, in Proc. 28th ICRC, Tsukuba, 2003, Vol.1, pp.389-392.
Gold R., On iterative unfolding method for response matrices., Argonne National
Lab. Report. ANL?6984., 1964. 39 p.
Greisen K., End to the cosmic-ray spectrum?, Phys. Rev. Lett., Vol.16,
pp.748-750, 1966. Haungs A., Rebel H., Roth M., Energy spectrum and mass
composition of high-energy cosmic rays, Rep. Prog. Phys., Vol.66, pp.1145-1206,
2003.
Hayashida N., Nagano M., Nishikawa D., Ohoka H., Sakaki N., Sasaki M., Takeda
M., Teshima M., Torii R., Yamamoto T. et al. The anisotropy of cosmic ray
arrival directions around 1018 eV, Astropart. Phys., Vol.10, pp.303-311, 1999.
Heber B., Galactic and anomalous cosmic rays in the heliosphere, Invited,
Rapporteur, and Highlight papers. 27th ICRC, Hamburg, 2001, pp.118-135.
Heck D., Knapp J., Capdevielle J.N., Schatz G., Thouw T., Forschungszentrum
Karlsruhe Report, FZKA 6019, 1998, 90 p.
Hillas A.M., Two interesting techniques for Monte-Carlo simulation of very high
energy hadron cascades, in Proc.17th ICRC, Paris, 1981, Vol.8, pp.193-196.
Hillas A.M., Shower simulation: Lessons from MOCCA, Nucl. Phys. B (Proc.
Suppl.), 52B, 29-42, 1997.
H?randel J.R., On the knee in the energy spectrum of cosmic rays, Astropart.
Phys., Vol.19, pp.193-220, 2003.
Kalmykov N.N., Khristiansen G.B., Cosmic rays of superhigh and ultrahigh
energies, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys., Vol.21, pp.1279-1301, 1995.
Kalmykov N.N., Ostapchenko S.S., Pavlov A.I., Quark-gluon string model and EAS
simulation problems at ultra-high energies, Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.), 52B,
17-28, 1997.
Kempa J., Cosmic ray studies by the emulsion method. – Techniques and results,
Nucl. Phys. B. (Proc. Suppl.), Vol.52B, pp.43-55, 1997.
Khristiansen G.B., Fomin Yu.A., Kalmykov N.N., Kulikov G.V., Motova M.V.,
Ostapchenko S.S., Sulakov V.P., Trubitsyn A.V., Primary cosmic ray mass
composition at energies 1015 - 1017 eV as measured by the MSU EAS array,
Astropart. Phys., Vol.2, pp.127-136, 1994.
Klages H.O. for the KASCADE Collaboration, The extensive air shower experiment
KASCADE – first results, in Proc. 25th ICRC, Durban, 1997, Vol.8, pp.297-306.
Lloyd-Evans, Watson A.A., Anisotropy measurements above 1015 eV, Invited Talks.
8th Europ. CR Symp. Ed. N.Iucci et al. Bologna, 1983, pp.81-97.
Nagano M., Watson A.A., Observations and implications of the ultrahigh-energy
cosmic rays, Rev. Mod. Phys., Vol.72, №3, pp.689-732, 2000.
Parker Е.N., The passage of energetic particles through interplanetary space,
Planet. Space. Sci., Vol.13, pp.9-17, 1965.
Ptuskin V.S., Rogovaya S.T., Zirakashvili V.N., Chuvilgin L.G., Khristiansen
G.B., Klepach E.G., Kulikov G.V., Diffusion and drift of very high energy cosmic
rays in galactic magnetic fields, Astron.?Astroph., Vol.268, pp.726-735, 1993.
Ptuskin V.S., Cosmic ray propagation in the Galaxy, Inv. Rapp. Highlight papers.
24th ICRC, Rome, 1995, pp.755-764.
Ptuskin V.S., Zirakashvili V.N., On the spectrum of high-energy cosmic rays
produced by supernova remnants in the presence of strong cosmic-ray streaming
instability and wave dissipation, Astron.? Astroph., Vol.429, pp.755-765, 2005.
Roth M., Antoni T., Apel W.D. et al for KASCADE Collab., Determination of
primary energy and mass in the PeV region by Bayesian unfolding techniques,
Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.), Vol.122, pp.317-320, 2003.
Sakaki N., Chikawa M., Fukushima M., Hayashida N., Honda K., Inoue N., Kadota
K., Kakimoto F., Kamata K., Kawaguchi S., Kawakami S., Kawasaki Y., Kawasumi N.,
Kusano E., Mahrous A.M., Mase K., Mizobuchi S., Morizane Y., Nagano M., Ohoka
H., Sakurai N., Sasaki M., Sasano M., Shinozaki K., Takeda M., Teshima M., Torii
R., Tsushima I., Uchihori Y., Yamamoto T., Yoshida S., and Yoshii H., Cosmic ray
energy spectrum above 3x1018 eV observed with AGASA, in Proc. 27th ICRC,
Hamburg, 2001, Vol.1, pp.333-336.
Sciutto S.J., AIRES: A system for air shower simulations (Version 2.2.0),
astro-ph/9911331 (216 pages) Shibata T., Cosmic ray spectrum and composition;
direct observation, Inv. Rapp. Highlight papers. 24th ICRC, Rome, 1995,
pp.713-736.
Shinozaki K., Chikawa M., Fukushima M., Hayashida N., Honda K., Inoue N., Kadota
K., Kakimoto F., Kamata K., Kawaguchi S., Kawakami S., Kawasaki Y., Kawasumi N.,
Maze K., Mizobuchi S., Nagano M., Ohoka H., Osone S., Sakaki N., Sakurai N.,
Sasaki M., Sasano M., Shimizu H.M., Takeda M., Teshima M., Torii R., Tsushima
I., Uchihori Y., Yamamoto T., Yoshida S., and Yoshii H., Chemical Composition of
Ultra-high Energy Cosmic Rays Observed by AGASA, in Proc. 28th ICRC, Tsukuba,
2003, Vol.1, pp.401-404.
Simpson J.A., The cosmic radiation: reviewing the present and future, in Proc.
25th ICRC, Durban, 1997, Vol.8, pp.4-23.
Wefel J.P., To higher energy: balloon and satellite investigations around the
knee, J. Phys. G., Vol.29, pp.821-830, 2003.
Wiebel-Sooth B., Biermann P.L., Meyer H., Cosmic rays. VII. Individual element
spectra: prediction and data, Astron.? Astroph., Vol.330, pp.389-398, 1998.
