Книга: Мурзин В. С. «Астрофизика космических лучей»

Серия: "Классический университетский учебник"

Освещается современное состояние науки о Вселенной и ее важнейшей составной части - физики космических лучей. Рассматриваются методы изучения космических лучей. Раскрываются научные представления о Вселенной, дается теоретическое описание строения Метагалактики. Подробно рассматривается космическое излучение, исследования которого являются одним из важнейших источников научных знаний о Вселенной. Учебный материал излагается исходя из задач формирования физического мировоззрения и понимания происхождения мира студентом. По сравнению с 3-м изданием (М: Изд-во МГУ, 1988) содержание книги дополнено новейшими открытиями ненаблюдаемых "темной материи" и "темной энергии" в Метагалактике, изменений в режиме ее расширения, а также открытием массы нейнтрино и "гамма-барстеров", возможным отсутствием верхней границы энергетического спектра космического излучения и др.
Для студентов высших учебных заведений, получающих образование по направлениям: "Физика", "Радиофизика", специальностям: "Физика", "Астрономия", "Физика земли и планет" . Представляет интерес для ученых и специалистов, занятых решением проблем астрофизики и изучением процессов, происходящих в космическом пространстве.

Содержание:

Предисловие к четвертому изданию...... 5 Из предисловия к третьему изданию...... 8 Из предисловия ко второму изданию...... 10 Введение...... 11 § В. 1. Наука о космических лучах каксамостоятельная отрасль физики...... 11 § В. 2. Что измеряют в опытах с космическими лучами...... 14 § В. З. Теорема Лиувилля...... 17 ЧАСТЬ I. Космические лучи и методы их изучения ГЛАВА 1. Движение частиц в магнитном поле...... 20 § 1. 1. Магнитная жесткость и определение импульса заряженных частиц...... 20 § 1. 2. Движение частиц в магнитном поле Земли...... 21 § 1. 3. Некоторые практические применения теории...... 33 § 1. 4. Магнитные измерения в наземных экспериментах...... 35 ГЛАВА 2. Кинематические методы измерения энергии столкновения...... 37 § 2. 1. Кинематика столкновения релятивистских частиц...... 37 § 2. 2. Экспериментальное определение характеристик столкновений...... 40 § 2. 3. Особенности измерений в космических экспериментах...... 44 § 2. 4. Описание взаимодействий...... 50 ГЛАВА 3. Калориметрические методы измерения энергии...... 55 § 3. 1. Первые измерения в атмосфере Земли...... 55 § 3. 2. Процессы диссипации энергии в калориметре 60 § 3. 3. Вычисление энергии, выделившейся в калориметре...... 64 § 3. 4. Заключение...... 68 ГЛАВА 4. Методы исследования космического излучения сверхвысокой энергии...... 69 § 4. 1. Введение...... 69 § 4. 2. Что такое ШАЛ?...... 72 § 4. 3. Измеряемые параметры ливня...... 74 § 4. 4. Пространственное распределение частиц в ливнях...... 78 § 4. 5. Энергетические свойства ШАЛ...... 85 § 4. 6. Черенковское излучение ШАЛ...... 86 § 4. 7. Ионизационное свечение...... 92 § 4. 8. Радиоизлучение ШАЛ...... 97 § 4. 9. Крупнейшие комплексные установки для изучения космического излучения при высоких энергиях...... 102 § 4. 10. Заключение...... 114 ГЛАВА 5. Подземные, глубоководные и космические лаборатории...... 117 § 5. 1. Введение...... 117 § 5. 2. Примеры подземных лабораторий...... 117 § 5. 3. Высокогорные станции и эксперименты, проводимые на высоте гор...... 122 § 5. 4. Глубоководные исследования...... 124 § 5. 5. Баллонные эксперименты...... 125 § 5. 6. Использование спутников и межпланетных станций...... 127 ЧАСТЬ II. Глубины Космоса ГЛАВА 6. Вселенная...... 132 ГЛАВА 6. Вселенная...... 132 § 6. 1. Что такое Вселенная. Определение (Общеобразовательное введение)...... 132 § 6. 2. Наша Галактика...... 136 § 6. 3. Плотность вещества в Метагалактике...... 139 § 6. 4. Из чего состоит Метагалактика?...... 141 § 6. 5. Звезды...... 145 § 6. 6. Как умирают звезды...... 149 § 6. 7. Расширение Метагалактики...... 158 ГЛАВА 7. Электромагнитные излучения...... 161 § 7. 1. Разнообразие электромагнитных излучений...... 161 § 7. 2. Метагалактика в ?-лучах...... 161 § 7. 3. Космические ?-всплески...... 170 § 7. 4. Метагалактика в рентгеновских лучах...... 175 § 7. 5. Космическая фоновая радиация...... 179 ГЛАВА 8. Метагалактика в «нейтринном свете»...... 183 § 8. 1. Поиск стационарных источников...... 183 § 8. 2. Несколько слов о свойствах нейтрино...... 184 § 8. 3. Методы регистрации нейтрино...... 186 § 8. 4. Нестационарные потоки нейтрино...... 188 § 8. 5. Регистрация антигалактик...... 190 ГЛАВА 9. Темная материя и темная энергия...... 192 § 9. 1. Скрытая масса...... 192 § 9. 2. Свидетельства существования темной материи 192 § 9. 3. Состав темной материи...... 195 § 9. 4. Экзотические объяснения...... 201 § 9. 5. Экспериментальный поиск темной материи...... 205 § 9. 6. Темная энергия...... 207 ГЛАВА 10. Попытки теоретического описания строения Метагалактики...... 211 § 10. 1. Стандартная модель...... 211 § 10. 2. Неприятности...... 215 § 10. 3. Три проблемы...... 216 § 10. 4. Откуда все взялось?...... 219 ЧАСТЬ III. Космическое излучение ГЛАВА 11. Посланцы Космоса...... 232 § 11. 1. Геомагнитные исследования первичного космического излучения...... 232 § 11. 2. Общий взгляд на спектр...... 236 § 11. 3. Ядерный состав космического излучения...... 249 § 11. 4. Электроны в первичном космическом излучении...... 269 ГЛАВА 12. Происхождение космических лучей...... 273 § 12. 1. Основные вопросы...... 273 § 12. 2. Возможные источники космических лучей...... 276 § 12. 3. Природа степенного спектра космических частиц...... 281 § 12. 4. Прохождение космического излучения через межзвездное пространство...... 286 § 12. 5. Источники...... 289 § 12. 6. Заключение...... 298 ГЛАВА 13. История космических лучей...... 300 § 13. 1. Постановка проблемы...... 300 § 13. 2. Методы исследования космической радиации в отдаленные эпохи...... 301 § 13. 3. Метод ископаемых треков...... 311 § 13. 4. Заключение...... 314 ГЛАВА 14. Космические лучи в гелиосфере...... 315 § 14. 1. Гелиосфера...... 315 § 14. 2. Вариации интенсивности космических лучей 326 § 14. 3. Основные типы вариаций...... 330 § 14. 4. Непериодические вариации...... 336 § 14. 5. Причины возникновения вариаций космических лучей...... 339 § 14. 6. Взаимодействие космических частиц с магнитными неоднородностями и солнечным ветром [8]...... 342 § 14. 7. Анизотропия космического излучения...... 344 § 14. 8. Коэффициент модуляции...... 347 § 14. 9. Механизм форбуш-понижений...... 351 § 14. 10. Механизм 11-летних вариаций...... 351 § 14. 11. Аномальная компонента в гелиосфере...... 352 § 14. 12. Солнечные космические лучи...... 357 § 14. 13. Ускорение солнечных космических частиц...... 361 ГЛАВА 15. Захваченное космическое излучение...... 364 § 15. 1. Радиационные пояса Земли [1, 2, 5]...... 364 § 15. 2. Приборы для изучения радиационных поясов [8]...... 378 § 15. 3. Экспериментальное исследование радиационных поясов...... 381 § 15. 4. Вариации радиационных поясов Земли и источники частиц...... 390 § 15. 5. Происхождение электронов в радиационных поясах...... 397 § 15. 6. Радиационные пояса Юпитера...... 398 ГЛАВА 16. Прохождение космического излучения через атмосферу...... 401 § 16. 1. Свойства атмосферы...... 401 § 16. 2. Качественная картина прохождения космических лучей через атмосферу...... 402 § 16. 3. Исследование адронов в глубине атмосферы...... 405 § 16. 4. Ядерно-каскадный процесс в атмосфере...... 410 § 16. 5. Пионы в атмосфере...... 415 § 16. 6. Мюоны...... 417 § 16. 7. Результаты экспериментов по изучению мюонов...... 421 § 16. 8. Электронно-фотонная компонента...... 425 § 16. 9. Нейтрино...... 427 § 16. 10. Атмосферные нейтрино...... 435 § 16. 11. Заключение...... 445 ГЛАВА 17. Прикладное значение космических лучей...... 449 § 17. 1. Введение...... 449 § 17. 2. Дистанционные методы измерения влагозапасов...... 450 § 17. 3. Полеты высотной авиации...... 454 § 17. 4. Земная томография...... 458 § 17. 5. Заключение...... 460 Приложения...... 462 Предметный указатель...... 473

Издательство: "Логос" (2007)