Астрофизика космических лучей

Ïðåäèñëîâèå ê ÷åòâåðòîìó èçäàíèþ 

Настоящий учебник представляет собой общий курс, знакомящий студентов с современным состоянием науки о Вселенной и ее важнейшей составной частью – физикой космических лучей. Этот курс позволяет сформировать физическое
мировоззрение и понимание происхождения нашего мира. Это
особенно важно в связи с новейшими открытиями: ненаблюдаемой «темной материей» и «темной энергией» во Вселенной,
массы нейтрино, проблемой ожидаемой верхней границы энергетического спектра космического излучения, «гаммабарстеров» и др. Эти открытия порождают целый ряд нерешенных
проблем и, вопервых, показывают тесное слияние астрофизики и ее составной части – физики космических лучей, вовторых, открывают широкие перспективы для новых экспериментальных и теоретических исследований. Изучение перечисленных вопросов уже способствовало развитию новых
технологий (исследования на космических аппаратах, создание аппаратуры для глубоководных и подземных исследований, хлоруглеродные и галлиевые детекторы для исследования нейтрино) и, в перспективе, нейтринных технологий.
В новом издании рассмотрены все основные вопросы физики
космических лучей. В то же время автор решил исключить ряд
вопросов, относящихся к физике взаимодействий, поскольку
эти проблемы изучаются в специальных курсах. Для справок в
приложении даны некоторые выводы из последних результатов
в этой области, важные для физики космических лучей, главным образом в методическом отношении. В некоторых разделах, где темп развития физики космических лучей был не

Ïðåäèñëîâèå ê ÷åòâåðòîìó èçäàíèþ

столь высок, текст учебника практически не отличается от
предыдущего издания. Уделено особое внимание новым экспериментальным установкам для исследования космических лучей сверхвысоких энергий. Уделено внимание разъяснению
терминологии. К сожалению, в книге ограниченного объема невозможно скольконибудь полно рассказать о содержании и успехах этой динамичной и увлекательной науки. Автор ограничился минимальным количеством простейших математических
выкладок и примеров. Даны задачи и вопросы для самопроверки. В конце книге приведены значения некоторых важных
констант.
Предыдущее издание «Введение в физику космических лучей» уже зарекомендовало себя как достаточно полное. Это
единственный в России учебник столь широкого профиля. Он
использовался в университетах и институтах Советского Союза и России, ряда зарубежных стран, где ведется подготовка
специалистов по астрономии, астрофизике, физике Космоса и
околоземного пространства. 
Важное значение этих направлений признано во всем мире,
результатом чего явилось недавнее (2002) присуждение Нобелевской премии за работы в области физики космических нейтрино. 
Начиная с 1970 г. учебник выдержал три издания. Учебник рассчитан не только на студентов, специализирующихся в
области физики космических лучей. Он, как надеется автор,
будет полезен астрономам, астрофизикам, геофизикам, а также тем, кто занимается вопросами безопасности полетов самолетов и космонавтов. 
Новое название «Астрофизика космических лучей» призвано
подчеркнуть изменения, произошедшие в физике космических
лучей за последнее десятилетие: ослабление внимания к ядернофизическому аспекту и рост интереса к проблемам мироздания.
Быть может, новое издание повысит интерес молодых физиков к этой увлекательной, полной загадок и таинственных
явлений науке. В книге отсутствует исторический обзор развития физики космических лучей. Эта наука уже настолько
сформировалась, что потребуется отдельная монография, чтобы понять пути ее развития. Этому вопросу посвящен ряд
книг, по мнению автора, неполных и часто тенденциозных.
Ограниченное число ссылок имеется в тексте.

Ïðåäèñëîâèå ê ÷åòâåðòîìó èçäàíèþ
7

В своей работе автор постоянно обращался за помощью
и советами к товарищам по работе: И.Н. Ерофеевой, А.А. Лагутину, Е.А. Мурзиной, Н.А. Никитину, Т.М. Рогановой, Л.Г. Свешниковой, Г. Шозиёеву. Всем им автор приносит самую глубокую
благодарность. Особенно признателен автор тем, кто прочел рукопись и сделал многочисленные, порой очень существенные, замечания.
Автор надеется, что новый учебник будет полезен студентам старших курсов университетов, аспирантам и молодым
ученым, желающим расширить свое образование.
Однако объем книги не позволил подробно рассмотреть некоторые вопросы. Эта книга не для первого чтения. Автор предполагал, что студенты усвоили материал курсов: «Физика сильных и электрослабых взаимодействий», «Взаимодействие частиц с веществом», вводный курс по физике космических
лучей, а также «Физика плазмы космического пространства»,
«Экспериментальные методы космофизики», «Физика высоких энергий и элементарные частицы».

Èç ïðåäèñëîâèÿ ê òðåòüåìó èçäàíèþ

В основу данного учебного пособия положен курс лекций,
которые автор читал на протяжении ряда лет в Московском
университете, а также в Казахском и Ташкентском университетах. Предлагаемое учебное пособие является введением в науку
о космических лучах и поэтому не может претендовать на детальное и глубокое изложение всех вопросов. В то же время автор стремился к определенной полноте и замкнутости курса, поэтому в нем даны сведения из смежных дисциплин, используемые при обсуждении проблем космического излучения, а также
при постановке и анализе экспериментов. В третьем издании
полностью переработаны разделы, касающиеся физики высоких энергий и элементарных частиц. За последние 10 лет в этой
области произошли качественные изменения.
В связи с постройкой гигантских ускорителей ядерный аспект в физике космических лучей играет меньшую роль, чем
раньше. Тем не менее сокращать изложение вопросов физики
высоких энергий в курсе «Космические лучи» кажется преждевременным. Остается много нерешенных вопросов в области
предельно высоких энергий (107 ГэВ), интенсивно исследуются широкие атмосферные ливни, свойства которых в значительной степени определяются ядернокаскадным процессом,
продолжается эксперимент «Памир» и аналогичные эксперименты за рубежом, создается комплексная установка АНИ на
Арагаце для исследования взаимодействий адронов при энергии выше 107 ГэВ.

Èç ïðåäèñëîâèÿ ê òðåòüåìó èçäàíèþ
9

В некоторые другие разделы учебного пособия также внесены изменения и дополнения, однако в целом стиль, уровень
изложения и объем сохранены.
При работе над курсом автор постоянно обращался за помощью и советами к товарищам по работе. Всем им автор приносит самую глубокую благодарность.
Особенно признателен автор своим коллегам, которые согласились прочесть рукопись или отдельные главы и сделали много
критических замечаний: А.И. Демьянову, И.Н. Ерофеевой,
И.П. Иваненко, А.С. Ковтюху, Е.В. Коломейцу, А.Д. Линде,
Ю.И. Логачеву, Э.А. Мамиджаняну, Е.А. Мурзиной, С.И. Никольскому, Т.М. Рогановой, В.И. Саврину, Л.И. Сарычевой,
Г.Б. Христиансену.

Èç ïðåäèñëîâèÿ êî âòîðîìó èçäàíèþ

Цель книги – подготовить студентов к работе с более подробными и глубокими обзорами и монографиями, составляющими обширную библиотеку. На русском языке имеется много превосходных книг, обзоров и оригинальных работ, освещающих те разделы учебника, которые изза ограниченности
лекционного курса затронуты здесь лишь схематически. Список обзоров и монографий дан в конце книги.
Физика космических излучений опирается на результаты
многих смежных наук. Поэтому в предлагаемом учебном пособии очень кратко рассмотрены вопросы электромагнитных и
сильных взаимодействий, физики элементарных частиц, дана
минимальная астрофизическая информация, без которой невозможно обсуждать проблемы собственно космических лучей. К ним автор относит состав и свойства первичного космического излучения, его происхождение и движение через космическое пространство, трансформацию состава частиц при
взаимодействии с атмосферой планет и веществом в космическом пространстве, взаимодействие с полями частиц космических и субкосмических энергий. К сожалению, в книге
ограниченного объема невозможно скольконибудь полно рассказать о содержании и успехах этой динамичной и увлекательной науки. Автор ограничился минимальным количеством простейших математических выкладок. Задачи в конце
глав, а также примеры в тексте должны обратить внимание
студентов на особенности того или иного явления и проиллюстрировать применение формул и таблиц (часть которых помещена в приложении).