Анотація до роботи:

Філоненко А.Д. Радіовипромінювання каскадних злив і детектування космічних променів надвисоких енергій. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фiзико-математичних наук за спеціальністю 01.04.16 - фізика ядра, елементарних частинок і високих енергій, Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2006.

В представленій роботі проведено теоретичний аналіз компонент радіовипромінювання каскадної зливи від космічної частинки надвисокої енергії. Цими компонентами є випромінювання струму d-електронів, перехідне випромінювання надлишкових електронів, перехідне випромінювання поляризованого каскадного диска в магнітному полi Землі, випромінювання iонiзацiйних електронів зливи в електростатичному полi атмосферної електрики. Знайдені умови квазiкогерентного випромінювання, просторово-частотнi діаграми випромінювання, iнтенсивностi потоку електромагнітних хвиль для радіочастотного діапазону. Розроблена принципова схема радіодетектора, розміщеного на штучних супутниках Місяця, за допомогою якого визначається не лише енергія, але і напрямок руху частинки. В роботі розглянутi й iншi застосування виконаного аналізу, такі як радiоастрономiчний метод реєстрації частинок, а також запропоновано принципові схеми установок для детектування широких атмосферних злив з енергією понад еВ.

1. Розроблено механізм випромінювання струму d-електронів каскадної зливи, викликаного частинками надвисокої енергії. Цей механізм принципово відрізняється від раніше відомих черенковського і геомагнітного механізмів випромінювання діапазоном частот, просторовою діаграмою спрямованості і положенням спектрального максимуму. Знайдено, що діапазон когерентного випромінювання починається з довжин хвиль, перевищуючих подовжній розміру каскаду. Виявлено, крім цього, що максимум просторової діаграми цього випромінювання лежить у площині, перпендикулярній вісі каскаду, і має подовжню поляризацію. Для широкої атмосферної зливи в околі частот 30-100 кГц він має максимум випромінювання і тому може стати механізмом, якій відповідає за експериментально виявлене явище підвищення інтенсивності зі зменшенням частоти. У щільному середовищі його спектральна інтенсивність посилюється на декілька порядків, завдяки чому він може бути покладеним в основу для розробки радіодетектора космічних частинок надвисоких енергій.

2. Розроблено механізм низькочастотного когерентного магнітогальмівного випромінювання широкої атмосферної зливи. Він зумовлений викривленням траєкторії заряджених частинок зливи в магнітному полі Землі. Діапазон когерентності лежить в області довжин хвиль, які перевищують подовжні розміри широкої атмосферної зливи. Визначено діаграму випромінювання, поляризацію й інтенсивність випромінювання. В околі частот 30-100 кГц він також може бути кандидатом на експериментально виявлене явище підвищення інтенсивності випромінювання ШАЗ зі зменшенням частоти.

3. Знайдено та розроблено механізм перехідного випромінювання поляризованого в магнітному полі Землі диска ШАЗ. На відміну від перелічених вище механізмів, максимум когерентного випромінювання лежить в діапазоні довжин хвиль, близьких до поперечних розмірів зливи. Знайдено, що поляризація випромінювання подовжня й у горизонтальній площині діаграма випромінювання характеризується двома пелюстками (вісімкою), напрямок яких перпендикулярний до магнітних силових ліній. Зроблено розрахунок для інтенсивності випромінювання. Показано, що цей механізм може бути домінуючим механізмом в околі частот 0,5-1,5 МГц.

4. Знайдено та розроблено механізм когерентного радіовипромінювання, викликаного скиданням напруги сейсмічно активного (метастабільного) шару Землі при проходженні через нього пучка нейтрино високої енергії. За знайденими характеристиками випромінювання зроблено висновок про принципову можливість використання радіовипромінювання, що супроводжує процес тріщиноутворення для детектування пучків нейтрино. Проведено порівняльні оцінки чутливості акустичного детектора і радіодетектора.

5. Обчислено невідомі раніше характеристики радіовипромінювання широкої атмосферної зливи, викликаної прискоренням іонізаційних електронів в полі атмосферної електрики. Описано характер поляризації цього випромінювання і показано, що при сприятливих умовах (досить висока напруженість електростатичного поля, спрямованість діаграми випромінювання на спостерігача, необхідний нахил зливи) інтенсивність випромінювання з максимумом в околі декількох мегагерц може на порядки перевищити інтенсивність від інших відомих механізмів. Відзначено залежність інтенсивності випромінювання від погодних умов.

6. Розраховано просторові діаграми перехідного радіовипромінювання надлишкових електронів широкої атмосферної зливи в залежності від нахилу зливи і частотного діапазону. Зроблено розрахунок інтенсивності ШАЗ. Показано, що цей механізм неефективний і не може відповідати за виявлене раніше явище росту інтенсивності радіовипромінювання ШАЗ зі зниженням частоти.

7. Виявлено невідомий раніше механізм радіовипромінювання, викликаного розривом поперечного струму електронів (позитронів) атмосферної зливи. Знайдена просторово-частотна діаграма та поляризація поля випромінювання. Розрахована абсолютна спектральна інтенсивність і зроблено висновок про можливість використання цього механізму для реєстрації космічних частинок надвисокої енергії.

8. Розроблено принципові схеми двох радіодетекторів широких атмосферних злив з енергією порядку . В основі першого з них лежить можливість реєстрації перехідного випромінювання поляризованого в магнітному полі Землі каскадного диска широкої атмосферної зливи. Основу другого проекту детектора майже горизонтальних злив () складає доведена можливість реєстрації високочастотного компонента радіовипромінювання, викликаного d-електронами широкої атмосферної зливи.

9. Обґрунтовано радіоастрономічний метод реєстрації космічних частинок надвисокої енергії в декаметровому діапазоні довжин хвиль. Запропоновано спосіб дослідження характеристик випромінювання d-електронного компонента каскадної зливи за допомогою цього методу. Запропоновано принципову схему експерименту

10. Теоретично обґрунтовано можливість детектування частинок надвисокої енергії за допомогою реєстрації радіочастотного випромінювання, відбитого від верхніх шарів іоносфери. Робоча площа такого детектора - це поверхня Антарктиди. Показано, що в цьому випадку електромагнітний каскад від частинки з енергією більше еВ практично цілком поширюється під поверхнею льоду, а радіоімпульс, що супроводжує каскад, має в цьому випадку достатню інтенсивність для його надійного спостереження.

11. Теоретично обґрунтовано радіофізичний метод детектування космічних променів за допомогою штучного супутника Місяця для діапазону надвисоких енергій еВ, недоступного традиційним методам. В його основу покладена принципова можливість реєстрації компонента радіовипромінювання, зумовленого струмом d-електронів каскадної зливи на поверхні Місяця. Він дозволяє, на відміну від раніше відомих проектів радіодетекторів, визначати не лише енергію частинки, але і напрямок її руху.

Публікації автора:

1. Филоненко А.Д. Радиоэмиссия каскадных ливней и детектирование космических лучей сверхвысокой энергии.- Луганск, СНУ ім. В. Даля, 2002.- 279 C.

2. Филоненко А.Д. Детектирование космических лучей по электромагнитной радиоэмиссии ливня и возможности этого метода в диапазоне сверхвысоких энергий // УФН.- 2002.- Т. 172, №4.- С. 439- 471.

3. Филоненко А.Д., Чех Ю.Н. Новый метод эффективной регистрации радиоизлучения широких атмосферных ливней с энергиями // Радиофизика и радиоастрономия. - 2002.- Т. 7, №2.- С.160-169.

4. Филоненко А.Д. Определение ориентации оси каскадного ливня космической частицы сверхвысокой энергии //Письма в ЖТФ.-2002.- Т.28, №3.- С. 60-65.

5. Филоненко А.Д. О радиочастотном компоненте переходного излучения широкого атмосферного ливня // ЖТФ.- 2001.- Т. 71, №3.- С. 88-91.

6. Филоненко А.Д. О природе аномального электромагнитного радиоимпульса, вызванного широким атмосферным ливнем. // Письма в ЖТФ.- 2001.- Т. 27, №10.- С. 9-15.

7. Абранин Э.П., Веремеенко И.Л., Войтенко В.А., Голубничий П.И., Коноваленко А.А., Павлюков В.Ф., Филоненко А.Д. Экспериментальное исследование возможности регистрации космических лучей высокой энергии () радиоастрономическим методом // Известия РАН.- 2001.- сер.физ. - Т. 65, №11.- С. 1670-1671.

8. Филоненко А.Д. Пространственно-частотные характеристики радиоэмиссии, вызванной взаимодействием широкого атмосферного ливня с поверхностью Земли // ЖТФ.- 2000. - Т. 70, №10.- С. 127-131.

9. Филоненко А.Д. Низкочастотная радиоэмиссия, вызванная когерентным магнитотормозным излучением заряженных частиц широкого атмосферного ливня // ЖТФ.- 2000.- Т. 70, №10.- с. 132-134.

10. Фiлоненко А.Д. Про можливiсть детектування космiчних променiв надвисокої енергii за радiочастотним компонентом електромагнiтної емiсiї широкої атмосферної зливи // Укр. фiз. жур.- 2001.- Т. 46, №2.- с. 148-151.

11. Голубничий П.И., Филоненко А.Д. Детектирование космических лучей супервысокой энергии с помощью искусственного спутника Луны. // Космічна наука и технологія.- 1999.- Т. 5, №4.- с. 87-92.

12. Филоненко А.Д. Регистрация космических лучей очень высокой энергии

декаметровым радиотелескопом УТР-2 // Письма в ЖЭТФ.- 1999.- Т. 70, №10.- С. 639-641.

13. Филоненко А.Д. О вкладе переходного излучения в механизм радиоэмиссии широкого атмосферного ливня на низких частотах // Известия РАН, сер. физ.- 1999.- Т. 63, №3.- С. 564-566.

14. Филоненко А.Д. Регистрация космических лучей высокой энергии посредством наблюдения отражённого от ионосферы радиосигнала // Письма в ЖТФ.- 1998.- Т. 24, №24.- С. 65-68.

15. Филоненко А.Д. Перспективы детектирования космических лучей супервысокой энергии // Письма в ЖТФ.- 1997.- Т. 23, №10.- С. 57-62.

16. Филоненко А.Д. Детектирование космических лучей с первоначальной энергией с помощью радиотелескопа // Известия РАН, сер. физ.- 1997.- Т. 61, №3.- С. 543-546.

17. Голубничий П.И, Филоненко А.Д. Когерентное низкочастотное излучение, вызванное d-электронами широких атмосферных ливней // Укр. физ. журнал.- 1996.- Т. 41, №7-8.- С.696-699.

18. Голубничий П.И., Филоненко А.Д., Яковлев В.И. Низкочастотное радиоизлучение ШАЛ и его использование в методе радиодетектирования // Известия РАН, сер. физ.- 1994.- Т. 58, №12.- С. 115-118.

19. Голубничий П.И., Филоненко А.Д. Радиодетектирование широких атмосферных ливней супервысоких энергий // Письма в ЖТФ.- 1994.- Т. 20, №23.- С. 59-62.

20. Голубничий П.И. Филоненко А.Д. Радиоизлучение в диапазоне средних и низких частот, вызванное широким атмосферным ливнем // Письма в ЖТФ.- 1994.- Т. 20, №12.- С. 57-61.

21. Голубничий П.И., Филоненко А.Д. Электромагнитное детектирование широких атмосферных ливней // Известия АН СССР, сер. физ.- 1991.- Т. 55, №4.- С. 727-729.

22. Голубничий П.И. Филоненко А.Д. Радиационный триггер сейсмически активного слоя в детекторах пучков нейтрино высоких энергий // Известия АН СССР, сер. физ.- 1989.- Т. 53, №2.- С. 366-368.

23. Войтенко В.А., Голубничий П.И., Филоненко А.Д. О проекте детекторакосмических лучей сверхвысокой энергии () // Известия РАН, сер. физ.- 2002.- Т. 66, №11.- C. 1641-1643.

24. Филоненко А.Д. Радиоизлучение, вызванное поперечным током заряженных частиц широкого атмосферного ливня//Радиофизика и электроника.- 2004.- Т. 9, №2.- С.400-404.

25. Филоненко А.Д. О возможности регистрации широких атмосферних ливней радиоастрономическим методом // Радиофизика и радиоастрономия.- 2004.- Т. 9, №2.- С. 221-225.