ФГБУН ФИЦ «Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»
Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера
Сибирского отделения Российской академии наук
ИКФИА СО РАН

История лаборатории широких атмосферных ливней (ШАЛ)

Лаборатория широких атмосферных ливней создана одновременно с образованием Института космофизических

Сергей Николаевич Вернов (1910 — 1982), академик АН СССР

исследований и аэрономии (ИКФИА) в 1962 году,является одной из самых старейших в Институте и единственной, сохранившей до настоящего времени своё первоначальное название и её бессменным руководителем до 1985 г. был Д.Д. Красильников

Основатель лаборатории
Д.Д. Красильников

Основой лаборатории явилась группа, изучавшая вариацию К.Л. с энергией 1014 — 1016 эВ на небольшой установке ШАЛ, построенной на территории бывшей Богородицкой церкви г. Якутска. Эта установка проработала с 1958 г. по 1966 год. Вскоре, в связи с началом работ по проектированию и созданию Якутской комплексной установки ШАЛ, лаборатория полностью переключилась на эти работы и на решение задач, поставленных перед новой гигантской установкой ШАЛ по исследованию КЛ предельно высоких энергий. Инициатором создания установки ШАЛ в Якутске был директор научно-исследовательского института по ядерной физике при МГУ им. М.В.Ломоносова академик С.Н.Вернов. Начальник отдела этого института академик Г.Б. Христиансен и заместитель директора Физического института АН СССР член-корреспондент С.И.Никольский были кураторами работ по созданию установки и в последующем проводимых на базе Якутской установки ШАЛ исследований.
Весной 1966 г. состоялся выезд на место строительства будущей установки ШАЛ вблизи п. Октёмцы в 50 км от Якутска первого экспедиционного отряда (начальник И.Е.Слепцов). В ходе реализации Проекта по строительству установки ШАЛ штат лаборатории значительно пополнился молодыми специалистами-физиками и инженерами.

В связи с этим и с целью оптимизации расстановки кадров и управления ими из лаборатории ШАЛ в 1968 году была

Никодим Николаевич Ефимов

выделена отдельная группа и на её основе создана лаборатория астрофизики КЛ. Руководителем был назначен Н.Н.Ефимов, которого на этом посту с 1988 г. по 1992 г. сменил его ученик А.В. Глушков. По инициативе Н.Н. Ефимова в 1992 г. лаборатория астрофизики КЛ была упразднена и научные сотрудники были переведены в лабораторию ШАЛ, а инженерно-технический состав — в лабораторию комплексных измерений частиц сверхвысоких энергий. Как уже отмечалось, лаборатория КИЧСВЭ в свою очередь отпочковалась от лаборатории ШАЛ в 1972 г. Исследование КЛ сверхвысоких энергий (СВЭ) является основным направлением деятельности коллектива лаборатории ШАЛ и базируется на Якутской установке ШАЛ.

Несмотря на большой объем данных о КЛ с энергией выше 1015 эВ, полученных на различных установках ШАЛ, решение проблемы происхождения КЛ таких энергий остается открытым. Результаты разных установок не всегда согласуются между собой, часто выводы зависят от предварительных предположений. Аномальное поведение структурных функций ШАЛ, впервые обнаруженное на Якутской установке, указывает на возможность существования неизвестных частиц в КЛ или новых процессов в адронных взаимодействиях. Имеются расхождения между измеренными на разных установках энергетическими спектрами. До конца еще не выяснена природа особенностей энергетического спектра. Не вполне детально решена так называемая проблема ГЗК-обрыва энергетического спектра выше 1020 эВ, который ожидается согласно теории Грейзена-Зацепина-Кузьмина о взаимодействии КЛ с реликтовым фоновым излучением. Считается установленным, что энергетический спектр в диапазоне энергий 1015-1020 эВ не подчиняется степенному закону с единым показателем. По данным многих установок, в том числе и Якутской установки ШАЛ, в районе энергии 3х1015 эВ спектр становится круче («колено»), а дальше с ростом энергии в промежутке (510)х1018 эВ принимает первоначальный вид («лодыжка»).

Академик С.Н. Вернов сажает первое деревце на территории будущей Якутской установки ШАЛ. Рядом с ним (слева направо): А.И. Кузьмин, И.Е. Слепцов, А.С. Рымарь, В.А. Орлов, Д.Д. Красильников и И.В. Ячменев (1966 г).

Особое значение придается определению переходной области от галактической к внегалактической компоненте КЛ, где имеются указанные особенности энергетического спектра. Остается мало исследованным вопрос количественного определения состава КЛ и его изменение в зависимости от энергии. Исследование направлений прихода КЛ СВЭ становится одной из актуальных задач астрофизики в связи с появлением новых результатов современных гигантских установок ШАЛ о вероятных источниках частиц СВЭ. В настоящее время широко обсуждается роль КЛ СВЭ в механизме инициации молний. Для изучения такой возможной связи на Якутской установке предлагается исследовать радиоизлучение на частотах от десятков Гц до десятков МГц в предгрозовой, грозовой атмосфере, а также в отсутствии грозовых условий во время прохождения ШАЛ.