Physics of auroral phenomena : proceedings of the 35th Annual seminar, Apatity, 28 Februaru – 02 March, 2012 / [ed. board: A. G. Yahnin, A. A. Mochalov]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2012. - 187 с. : ил., табл.

“Physics of Auroral Phenomena", Proc. XXXVAnnual Seminar, Apatity, pp. 92 - 95, 2012 © Kola Science Centre, Russian Academy of Science, 2012 ОЦЕНКА РАЗМЕРОВ АТМОСФЕРНЫХ АДРОННЫХ ЛИВНЕЙ НА НЕЙТРОННОМ МОНИТОРЕ В БАРЕНЦБУРГЕ Ю.В. Балабин, А.В. Германенко, Э.В. Вашенюк, Б.Б. Гвоздевский (П олярны й геофизический институт КНЦ РАН, Апатиты, Россия) Аннотация. Нейтронный монитор (НМ) 18-НМ-64 в Баренцбурге (арх. Шпицберген) имеет особенность конструкции: он состоит из трех секций 6-НМ-64, расположенных в ряд с расстоянием между смежными секциями около 5 м. Благодаря новой системе регистрации, фиксирующей приход каждого импульса с точностью 1 мкс, появилась возможность наблюдать различные быстрые процессы на НМ, например, явление множественности: регистрация многих нейтронов (>5) за короткое время, порядка 1 мс. В настоящей работе исследованы данные НМ на предмет поиска событий множественности М, возникающих одновременно в двух секциях. Принято, что от каждой секции должно поступить не менее 4 импульсов, т.е. наименьшая множественность М = 8 . Оценка вероятности возникновения таких событий в результате случайного совпадения импульсов дает величину порядка 10 '3, что соответствует в среднем появлению одного события за 7-10 дней. В то время как указанные события множественности наблюдаются примерно 20-30 в сутки. Объяснение этого явления состоит в том, что нейтронный монитор регистрирует атмосферные адронные ливни. Оценка поперечных размеров этих ливней дает величину >10 м. Другие характеристики событий множественности, такие как длительность, временной профиль и спектр, близки к соответствующим значениям для событий множественности, наблюдаемых в одной секции. 1. Введение Новая система сбора данных, разработанная в лаборатории космических лучей ПГИ, уже много лет используется на нескольких станция НМ. Главным достоинством и преимуществом этой системы является фиксация в специальный файл времени прихода каждого импульса с точностью 1 мкс. С установлением этой системы сбора на НМ в Апатитах и Баренцбурге появилась возможность исследовать отдельные нейтронные каскады (ливни), возникающие как в атмосфере над НМ, так и в самом мониторе. Такие нейтронные каскады порождают в нейтронном мониторе явление множественности номера М, которая представляет в данных серию (кластер) из М импульсов, разделенных малыми интервалами времени. О возможностях этой системы сбора и обнаруженных с ее помощью явлениях множественности на НМ рассказано в ряде публикаций [1,2, 3]. В этих работах описан алгоритм поиска и выделения событий М из потока данных. В работе [4] определены следующие величины: спектр множественностей J(M) ~ М -4 (т.е. частота появления событий) и средняя длительность D(M) ~ М 1/2 события в зависимости от номера множественности М. Наиболее подробно рассмотрены все параметры событий М в [5]. Отметим особенность НМ: в нем действует правило: один электрический импульс - один нейтрон. В процессе регистрации свободный нейтрон поглощается, вызывая в конечном итоге электрический импульс в трубке. Наблюдения множественности проводятся издавна, однако, ни одна прежняя система не обеспечивала подробную запись (с сохранением полной информации: номер канала прихода каждого импульса, временные интервалы между ними) всех происшедших событий. Наличие подробной и огромной базы данных по событиям множественности позволило выявить внутри этих событий характерные процессы, связанные с возникновением, развитием и затуханием множественности. Было показано [ 6 ], что события множественности с М> 10 происходят только от нейтронных каскадов, возникающих в атмосфере над НМ. Такие каскады называются локальными атмосферными ливнями, их производят высокоэнергичные частицы космических лучей. События М от локальных атмосферных ливней выделяются наличием в них двух фаз (начальной и оконечной), сильно отличающихся между собой. На начальной фазе плотность потока нейтронов держится постоянной, на оконечной фазе она быстро убывает. Характеристики как этих фаз, так и самих событий М> 10 не отличаются для столь разнесенных станций, как Баренцбург (арх. Шпицберген) и Баксан (Северный Кавказ). 2. Исследование атмосферных ливней с помощью одной секции НМ в Баренцбурге имеет особенность конструкции, которая помогает лучше понять и исследовать множественности. Дело в том, что стандартный НМ (18-НМ-64) в Баренцбурге состоит из трех секций 6 - НМ-64, расположенных в ряд с расстоянием между смежными секциями около 5 м. Кроме того, каждая секция составлена из двух подсекций по три счетчика, т.е. З-НМ-64. Эти подсекции располагаются'так, как показано на рис. 1а. Подсекции соприкасаются друг друга только по одному ребру. Подобная конструкция нейтронного монитора 18-НМ-64 с разбиением на секции и подсекции обеспечивает “нейтронную” независимость каждой единицы. Другими словами, нейтроны, родившиеся в процессе ядерных Polar Geophysical Institute 92