В России создали новый детектор для наблюдения за Солнцем
© Aaron Wells/ISO Republic
Российские исследователи разработали прототип нового детектора солнечных частиц. Прибор способен улавливать протоны и электроны, которые составляют основную часть потока высокоэнергетичных частиц от Солнца. Он поможет улучшить защиту кораблей и космонавтов от радиации, а также подробнее изучить природу солнечных вспышек. Посвященная разработке работа ученых опубликована в Journal of Instrumentation.
В результате процессов преобразования энергии в активных областях солнечной атмосферы появляются потоки частиц с энергиями от десятков кэВ до нескольких ГэВ. Наиболее многочисленны электроны и протоны, кроме них присутствуют более тяжелые ядра от гелия до железа, но в гораздо меньших количествах. Потоки частиц делятся на две группы. Первая — импульсные вспышки, длящиеся часы и минуты, представляющие собой узкие струи в основном из электронов. Вторая — вспышки с широкими ударными волнами, длящиеся до нескольких дней и содержащие в основном протоны с примесью тяжелых ядер. Несмотря на большое количество данных от солнечных спутников, некоторые фундаментальные вопросы остаются без ответа. Для этого необходимы разработки новых детекторов, которые также помогут предсказывать опасность потоков для космонавтов.
Исследователи из МФТИ, Института космических исследований РАН и Института ядерных исследований РАН разработали прототип детектора высокоэнергетичных частиц. Прибор состоит из нескольких полистироловых дисков, подключенных к фотодетекторам. Проходя через слои полимера, частица теряет часть кинетической энергии, которая переходит в световую. Этот свет улавливается кремниевым фотодетектором, и сигнал анализирует компьютер. Часть работы была посвящена определению оптимальной геометрии сегментов детекторов. Для подбора параметров ученые использовали методы компьютерного моделирования. В итоге был собран компактный для доставки в космос прибор — цилиндр диаметром 3 см и высотой 8 см. Детектор разделен на 20 полистироловых дисков, что обеспечило точность выше 5%. Датчик работает в двух режимах: регистрация одиночных частиц при потоке менее 105 в секунду и интегральный режим при более интенсивном излучении. Во втором случае используется разработанный авторами метод анализа распределений частиц, не требующий высоких вычислительных мощностей.
Прототип прибора. 1 — тело детектора, состоящее из сцинтилляционных шайб, 2 — оптоволокно в защитной оболочке, 3 — платы управления напряжением смещения и сбором данных, разработанные в ОИЯИ, 4 — корпус и стойка прототипа (для наземных исследований)
© Пресс-служба МФТИ
«Наш прибор показал отличные результаты в лабораторных тестах. Дальше мы планируем разработать новую электронику, пригодную для работы детекторов в космосе. Кроме того, конструкция детектора будет адаптирована к требованиям космического корабля, мы улучшим массогабаритные характеристики и добавим боковое экранирование. Также планируется разработать более тонкую сегментацию для детектора, чтобы обеспечить точное измерение спектра электронов с энергией порядка 1 МэВ», — рассказал один из авторов исследования, сотрудник лаборатории методов ядерно-физических экспериментов МФТИ Егор Стадничук.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.