Возрастания гамма-фона при осадках: энергетический баланс и вопрос происхождения

• скачать

   Эффект влияния грозовой активности на поток мюонов отмечался на многих
   станциях космических лучей. Однако, вариации гамма-фона в приземном слое
   атмосферы, связанные с осадками и наблюдаемые во все сезоны в
   субарктической зоне, впервые обнаружены нами. В настоящей работе
   представлены результаты ряда новых экспериментов, проведенных на
   усовершенствованной системе регистрации гамма-излучения в Апатитах.
   Основой системы является набор из трех приборов для измерения радиации,
   падающей из атмосферы: малого и большого сцинтилляционных детекторов с
   кристаллами NaI(Tl) а также детектора заряженных частиц на основе
   счётчиков Гейгера-Мюллера. С помощью большого сцинтилляционного детектора
   и многоканального амплитудного анализатора непрерывно ведутся измерения
   дифференциального спектра гамма излучения в диапазоне 0.2-5 МэВ. Во время
   осадков (как зимой в снегопад, так и летом при дожде) наблюдаются
   возрастания гамма-излучения до 50%. Возрастаниям сопутствуют изменения
   дифференциального спектра гамма-излучения в диапазоне до 3 МэВ. В
   заряженной компоненте возрастания отсутствуют. Была проведена серия
   дополнительных экспериментов. Результаты экспериментов указывают на то,
   что в наблюдаемых вариациях гамма-фона их первичным источником являются
   мюоны, рождающиеся в атмосфере от космических лучей и обладающие высокой
   проникающей способностью. При этом сами мюоны не участвуют в генерации
   тормозного излучения по причине своей большой массы. Однако, распад мюонов
   приводит к появлению электронов, которым передается часть их энергии. Во
   время осадков мюоны получают дополнительную энергию при движении в
   электрических полях облаков. Эта дополнительная энергия при распаде тоже
   передается электронам, затем посредством тормозного излучения
   конвертируется в электромагнитную форму. По измеренному дополнительному
   потоку излучения был подсчитан энергетический баланс: при возрастании
   гамма-фона поток возрастает на 23 кэВ.см.кв.с. Такой поток энергии будет
   обеспечен при напряженности поля в облаке всего 3.6 кВ/м. Эта оценка
   согласуется с многочисленными измерениями электрического поля в облаках:
   2-5 кВ/м и позволяет говорить о едином механизме доускорения мюонов в
   электрических полях облаков.