Гелиогеофизические исследования в Арктике: сборник трудов всероссийской конференции, Мурманск, 19-23 сент. 2016г. Апатиты, 2016.

А.Ф. Июдин и др. установленными на самолеты или на высотные аэростаты различных размеров и назначения. В этом плане особый интерес представляют, так называемые, вспышки гамма-излучения земного происхождения (Terrestrial Gamma-Ray Flashes, TGF), которые, по-видимому, генерируются внутри или около грозовых облаков и характеризуются очень высокой интенсивностью и энергией наблюдаемых фотонов. В условиях этих TGF, сильным электрическим полем генерируются и ускоряются электроны, иногда до энергий достигающих 100 МэВ. Эти электроны регистрируются затем как тормозное излучение в виде фотонов рентгеновского и гамма-диапазонов. В свою очередь, электроны, ускоренные до суб- релятивистских и релятивистских энергий, могут захватываться в радиационный пояс, высыпаться из радиационного пояса, образовывать при этом вторичные электроны и позитроны, также наблюдаемые в спутниковых экспериментах. Тем не менее, вопрос о том где конкретно ускоряются эти электроны до релятивистских энергий - на лидерах грозового разряда, в грозовых облаках, или между облаками, или над грозовыми облаками ( Руссе-Дюпре, Гуревич, 1996; Двайер и др., 2012; Сингх и др., 2015), остается актуальным, и до сих пор не нашел своего уверенного и подтвержденного двумя, или большим числом экспериментов ответа. Возможно, что ускорение происходит во всех трех предложенных механизмах, но остается неясной величина предельно достигаемой энергии ускорения, и форма спектров ускоренных в грозовых комплексах частиц. Не определена до конца и роль грозовых разрядов в заполнении радиационного пояса Земли высокоэнергичными электронами. В дополнение к обычным молниям обнаружены новые типы разрядов между атмосферой и ионосферой, которые сопровождаются мощным радио излучением. Эти световые явления, такие, как спрайты, эльфы, голубые струи, наблюдаются, в том числе и группой ученых НИИЯФ МГУ, как в присутствии грозовых облаков, так и в безоблачных районах ( Садовничий и др., 2011, Панасюк и др., 2016). Развиваясь в течение миллисекунд такие события могут захватить области размерами в сотни километров, или, альтернативно, могут образовать серию вспышек простирающихся вдоль меридиана на тысячи километров от районов гроз. Известно также, что сопровождающее грозовые разряды электромагнитное излучение, проникая на магнитную оболочку, может инициировать высыпания энергичных электронов из радиационного пояса Земли ( Восс и др., 1998; Гемелос и др., 2009), тем самым создавая предпосылки, в виде каналов ионизации, для нового грозового разряда, и новой инжекции высокоэнергичных частиц в этот лавинообразный процесс. Эффективность такой инжекции, и время жизни на магнитной оболочке таких электронов, пока шюхо определены. Поэтому, только комплексное изучение частиц высокой энергии, галактических и солнечных космических лучей, частиц высыпающихся из радиационных поясов и проникающих в атмосферу, а также и собственно процесса развития электрического разряда, в частности молний, могут помочь найти ответ на вопросы о механизмах грозового разряда и ускорения частиц до релятивистских энергий в процессе этого разряда, что на сегодня представляется очень важной, актуальной научной задачей. Комплекс для исследования высокоэнергичных излучений электромагнитных разрядов Измерительный комплекс минимальной конфигурации должен включать в себя трековый детектор гамма- излучения и нейтронов, а также содержать детектор радиоволн диапазона частот генерируемых электронами в грозовых разрядах, равно как и детектор световых вспышек. Подобная аппаратура длительное время разрабатывалась и успешно применялась как в наземных мониторных наблюдениях, так и в спутниковых экспериментах на борту на борту спутников МГУ «Татьяна - Университетский», «Татьяна-2», академического микро-спутника «Чибис, а также спутника «Верное». Предполагается, что использовавшаяся в этих экспериментах аппаратура будет дополнена современной разработкой НИИЯФ МГУ получившей условное название модульный монитор нейтрального излучения (ММНИ), основанной на использовании кремниевых фотоэлектронных умножителей (КФЭУ) и новейших типов матриц КФЭУ, сцинтилляторов Ce:GAGG и волокон из пластмассового сцинтиллятора, скомпонованных в трековый спектрометр, позволяющий определять энергию и направление регистрируемых гамма-квантов в диапазоне энергий от 10 кэВ до нескольких МэВ, и для нейтронов в диапазоне энергий от 1 до 100 МэВ. Возможность регистрации частиц различного типа определяется формируемым программой электронным триггером. Принцип регистрации гамма-квантов определяется комптоновскими взаимодействиями фотонов, а регистрация быстрых нейтронов осуществляется в режиме упругого рассеяния нейтронов на ядрах водорода в составе сцинтилляционного волокна. Общий вил подобного прибора представлен на рис. 1. В верхней части располагается годоскопический узел, представляющий собой сборку сцинтилляционных волокон, просматриваемых матрицами КФЭУ. Малая толщина волокна (1.5 мм) обеспечивает высокое пространственное разрешение при регистрации гамма-квантов и нейтронов. В нижней части должен находиться калориметрический узел, состоящий из набора сцинтилляционных детекторов Ce:GAGG размером 10x10x30 мм, предназначенный для регистрации гамма-квантов, рассеянных в годоскопе. Толщина этих детекторов позволяет с высокой эффективностью регистрировать гамма-кванты с энергиями вплоть до нескольких МэВ, при этом достигается энергетическое разрешение -4% на энергии 1 МэВ. На рис. 1 приведена зависимость эффективности регистрации нейтронов годоскопическим узлом ММНИ. Видно, что более или менее значимый уровень регистрации обеспечивается при энергетическом пороге -10 МэВ. 27