ПРЕПРИНТ
О результатах, изложенных в препринтах, не следует сообщать в СМИ как о проверенной информации.
Представлен подробный обзор состояния прямого изучения галактических космических лучей c использованием космических аппаратов и высотных аэростатов. Обсуждены наиболее актуальные фундаментальные задачи астрофизики высоких и сверхвысоких энергий, решаемые прямыми методами наблюдения космических лучей. Обозначены возможные перспективы продолжения исследований в этой области науки в ближайшее десятилетие.
Панов А. Д., Подорожный Д. М., Турундаевский А. Н. 2023. Прямые наблюдения космических лучей: современное состояние проблемы. PREPRINTS.RU. https://doi.org/10.24108/preprints-3112772
1. Witten E Phys. Rev. D 30 2 (1984).
2. Шаулов С Б и др. Письма в ЖЭТФ 116 3 (2022).
3. Птускин В С УФН, 2010, 180 1000 (2010).
4. Porter T A, Strong A W, arXiv:astro-ph/0507119.
5. Beck R, arXiv:0812.4925.
6. Гинзбург В Л, Сыроватский С И
7. Происхождение космических лучей. (М.:
8. Издательство Академии наук, 1963) [Ginzburg V L and
9. Syrovatskii S I, The Origin of Cosmic Rays (Pergamon Press, 1964)].
10. Мурзин В С Введение в физику
11. космических лучей. (М.: Атомиздат, 1979).
12. Malyshev D, Cholis I, Gelfand J Phys. Rev. D 80 063005 (2013).
13. Panov A D Journal of Physics: Conference Series 409 012004 (2013).
14. Крымский Г Ф Доклады Академии наук СССР
15. 234(6), 1306 (1977).
16. Bell A R MBRAS 182 147 (1978).
17. Bell A R MBRAS 182 443 (1978).
18. Axford W I, in: 17th International Cosmic Ray Conference, V. 12, 1981,
19. p. 155.
20. Axford W I, in: Origin of cosmic rays; Proceedings of the Symposium,
21. Bologna, Italy, June 11-14, 1980 (Dordrecht, D. Reidel Publishing Co.,
22. 1981), p. 339.
23. Vladimirov A E, et al., ApJ, 752 68 (2012); arXiv:1108.1023.
24. Bell A R, Lucek S G MNRAS 321 433 (2001).
25. Ptuskin V S, Zirakashvili V N A\&A, 429 755 (2005).
26. Berezhko E G Adv. Sp. Res 41, 429 (2008).
27. Hristiansen G B, Kulikov G V Nuovo Cim 8 742 (1958).
28. Зацепин В И и др. Известия РАН; серия
29. физическая 68 1593 (2004). [Zatsepin V I, et al.
30. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics 68 1780
31. (2004)].
32. Yoon Y S, et al. in Proc. of 31st International Cosmic Ray Conference
33. url:icrc2009.uni.lodz.pl/proc/pdf/icrc0668.pdf (2009).
34. Yoon Y S, et al. ApJ 728 122 (2011).
35. Yoon Y S, et al. ApJ 839 5 (2017).
36. Adriani O, et al. Science 332 69 (2011).
37. Aguilar M, et al. Phys. Rev. Lett. 114 171103 (2015).
38. Aguilar M, et al. Phys. Rev. Lett. 115 211101 (2015).
39. Panov A D, Sokolskaya N V, Zatsepin V I ApJ 837 77 (2017).
40. Зацепин В И, и др. Известия РАН; серия
41. физическая 71 512 (2007). [Zatsepin V I, et al.
42. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics 71 494
43. (2004); arXiv:astro-ph/0612377].
44. Зацепин В И и др. Известия РАН; серия
45. физическая 73 602 (2009). [Zatsepin V I, et al.
46. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics 73 564
47. (2004); arXiv:1101.3246].
48. Ahn H S, et al. ApJ Lett. 714 L89 (2010); arXiv:1004.1123.
49. Prosin V V, et al. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics
50. 83(8) 1016 (2019).
51. Turundaevskiy A N, et al. Bulletin of the Russian Academy of Sciences:
52. Physics 85 353 (2021).
53. Atkin E, et al. Nucl. Instr. Meth. A 770 189 (2015).
54. Григоров Н Л, Мурзин В С, Рапопорт И Д
55. ЖЭТФ, 34 506 (1958).
56. Fabjan C W, Ludlam T, Ann. Rev. Nucl. Part. Sci., 32 335 (1982).
57. Adams J, et al. in: AIP Conference Proceedings 504 175 (2000).
58. Adams J, et al. Advances in Space Research 27 829 (2001).
59. Korotkova N A, et al. Physics of Atomic Nuclei 65 852 (2002).
60. Bashindzhagyan G L, Voronin A G, Golubkov A Instruments and Experimental
61. Techniques 48 32 (2005).
62. Podorozhnyi D M, et al. Physics of Atomic Nuclei 68 50 (2005).
63. Guzik T G, et al. Advances in Space Reseach 33 1763 (2004)].
64. Панов А Д и др. Приборы и техника
65. эксперимента 51(4) 1 (2004).
66. Ahn H S, et al. Nucl. Instr. Meth. A 579 1034 (2007).
67. Ahn H S, et al. Nuc. Phys. B (Proc. Suppl.) 175-176 155 (2008).
68. Atwood W B, et al. ApJ 679 1071 (2009); arXiv:0902.1089.
69. Torii S, in: 33rd International Cosmic Ray Conference, P. 631 (2013).
70. Yoshitaka U, et al., in: 33rd International Cosmic Ray Conference, P.
71. 2197 (2013).
72. Totii S PoS, ICRC2015 581 (2015).
73. Chang J, et al. Astropart. Phys. 95 6 (2017); arXiv:1706.08453.
74. Yuhong Yu, et al. arXiv:1703.00098.
75. Qiao R, et al. Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A
76. 886 48 (2018).
77. Zhang Z, et al. Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A
78. 836 98 (2016); arXiv:1602.07015.
79. Circella M Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A
80. 518 153 (2004).
81. Picozza P, et al. Astroparticle Physics 27 296 (2007).
82. Adriani O, et al. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A
83. 572 471 (2007).
84. Orsi S Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 580
85. 880 (2007).
86. Kounine A International Journal of Modern Physics E 21(8) 123005
87. (2012).
88. Aguilar M, et al. International Journal of Modern Physics E 110
89. 141102 (2013).
90. Binns W R, et al, in: Origin of cosmic rays; Proceedings of the
91. Symposium, Bologna, Italy, June 11-14, 1980 (Dordrecht, D. Reidel Publishing
92. Co., 1981), p. 91.
93. Binns W B, et al. Nuclear Instruments and Methods, 185 415 (1981).
94. M\"uller D, et al. in: 30th International Cosmic Ray Conference. V. 2
95. (2008), p.83.
96. Ave M, et al. ApJ, 2008, 678 262 (2008).
97. Obermeier A, et al.ApJ, 742 14 (2011); arXiv:1108.4838.
98. Mitchell J W, et al., in: 32nd International Cosmic Ray Conference
99. (https://galprop.stanford.edu/elibrary/icrc/2011/papers.html, Beijing 2011)
100. Id. 1234.
101. Binns W R, et al. ApJ, 788 18 (2014).
102. Hams T, et al. PoS, ICRC2015 038 (2015).
103. Donnelly J, et al. ApJ 740 40 (2012).
104. Stone E C, et al. Space Science Reviews 96 285 (1998).
105. Wiedenbeck M E, et al. PoS ICRC2015 340 (2015).
106. Binns W R, et al., in: 30-th International Cosmic Ray Conference,
107. (2007), V.6, p. 29.
108. Smith L H, et al. ApJ, 180 987 (1973).
109. Webber W R, Golden R L, Stephens S A, in: 20th International Cosmic Ray
110. Conference, (1987), V. 1, P. 325.
111. Streitmatter E R, et al. 21st International Cosmic Ray Conference
112. (1990), V. 3, p. 277.
113. Bellotti R, et al. Phys. Rev. D 60 052002 (1999).
114. Menn W, et al. in: 25th International Cosmic Ray Conference (1997),
115. V. 3, p. 409.
116. Boezio M, et al. ApJ 518 457 (1999).
117. Sanuki T, et al. ApJ 545 1135 (2000); arXiv:astro-ph/0002481v1.
118. Alcaraz J, et al. Phys. Lett. B 490 27 (2000).
119. Boezio M, et al. Astropart.Phys. 19 583 (2003);
120. arXiv:astro-ph/0212253.
121. Григоров Н Л и др. ЯФ 11 1058 (1970).
122. Акимов В В, Изучение энергетического
123. спектра протонов первичных космических
124. лучей на ИСЗ <<ПРОТОН-3>>, Диссертация на
125. соискание ученой степени кандидата
126. физико-математических наук (Москва, 1973).
127. Ryan M J, Ormes J F, Balasubrahmanyan V K Phys. Rev. Lett. 28 985
128. (1972).
129. Григоров Н Л. ЯФ 51 157 (1990).
130. Иваненко И П и др. Известия Академии
131. Наук, Сер. Физ. 57(7) 76 (1993).
132. Зацепин В И и др. ЯФ 57(4) 684 (1994) [Zatsepin V I,
133. et al. Phys. Atom. Nucl. 57 645 (1994)].
134. Kawamura Y, et al. Phys. Rev. D 40 729 (1989).
135. Kawamura Y, et al., in: 21st International Cosmic Ray Conference (1990),
136. V. 3, p. 89.
137. Takahashi Y Nucl. Phys. B, Proc. Suppl. 60 83 (1998).
138. Asakimori K, et al. ApJ 502 278 (1998).
139. Hareyama M, et al. ApJ 628 L41 (2005).
140. V.I. Zatsepin V I, and N.V. Sokolskaya N V Astronomy and Astrophysics
141. 458(1) 1 (2006); arXiv:astro-ph/0601475.
142. Panov A, et al. PoS ICRC2017 1094 (2017).
143. Аткин Е и др. Письма в ЖЭТФ 108(1) 5 (2018);
144. arXiv:1805.07119 [Atkin E, et al. JETP Letters 108(1) 5 (2018)].
145. Yue C, et al. PoS ICRC2017 1076 (2017).
146. Gallo V, et al. PoS ICRC2017 169 (2017).
147. An Q, et al. Science Advances 5(9) eaax3797 (2019);
148. arXiv:1909.12860.
149. Alemanno F, et al. Phys. Rev. Lett. 126 201102 (2021);
150. arXiv:2105.09073.
151. Kobayashi K, Marrocchesi P S, et al. PoS, ICRC2021 098 (2021).
152. Brogi P, Kobayashi K PoS, ICRC2021 101 (2021).
153. Marrocchesi P S PoS, ICRC2021 010 (2021).
154. Ahn H S, et al. ApJ 707 593 (2009); arXiv:0911.1889.
155. Aguilar M, et al. Physics Reports 894 1 (2021).
156. Aguilar M, et al. Phys. Rev. Lett. 126(4) 041104 (2021).
157. Adriani O, et al. Phys. Rev. Lett., 125(25) 251102 (2020);
158. arXiv:2012.10319.
159. Adriani O, et al. Phys. Rev. Lett., 126(24) 241101 (2021);
160. arXiv:2106.08036.
161. Grebenyuk V, et al. Advances in Space Research 64(12) 2546 (2019).
162. Wu L, et al. PoS ICRC2021 128 (2021).
163. Podorozhny D, et al. Advances in Space Research 70 1529 (2022).
164. Turundaevskiy A N, et al. Advances in Space Research 70 2696
165. (2022).
166. Alfaro R, et al. Phys. Rev. D 96 12201 (2017).
167. Vargas L H EPJ Web Conf 208 14001 (2019).
168. Varsi F, et al. PoS ICRC2019 449 (2019).
169. Kudryashov I, et al. PoS ICRC2021 166 (2021).
170. Kudryashov I, et al. Universe 7 460 (2021).
171. Fornieri O, et al., arXiv:2007.15321.
172. Yuan Q, et al., arXiv:2007.01768.
173. Fang K, Bi X-J, Yin P-F, arXiv:2003.13635.
174. Malkov M A, Moskalenko I V ApJ 911 151 (2021); arXiv:2010.02826.
175. Malkov M A, Moskalenko I V ApJ 933 78 (202); arXiv:2105.04630.
176. Cowsik R, et al. Phys. Rev 158 1238 (1967).
177. Гинзбург В Л, Птускин В С УФН 117(4) 585
178. (1975) [Ginzburg V, Ptuskin V Phys. Uspekhi 18 931 (1975)].
179. Gaisser T K. Cosmic rays and particle physics. (N. Y.: Cambridge
180. University Press, 1990).
181. Grebenyuk V, et al., arXiv:1809.07285.
182. Kudryashov I A, et al. arXiv:2303.16539.
183. Strong A W, Moskalenko I V ApJ 509 212 (1998).
184. Vladimirov A E, et al. Comput. Phys. Commun. 509 1156 (2011).
185. Bedugo J PoS ICRC2021 016 (2021).
186. J.J. Engelmann J J, et al. Astronomy and Astrophysics 233 96
187. (1990).
188. Adriani O, et al. Phys. Rev. Lett., 128(13) 131103 (2022);
189. arXiv:2204.00845.
190. Jones, M D, et al. in: 19th International Cosmic Ray Conference (1985),
191. V. 2, p. 28.
192. Israel M H, et al. in: 20th International Cosmic Ray Conference (1987),
193. V. 1, p. 330.
194. Panov A D, Sokolskaya N V, Zatsepin V I Nuclear Physics B (Proc. Suppl.)
195. 256-257 233 (2014).
196. Березинский В С и др. Астрофизика
197. космических лучей. (М.: <<Наука>> Главная
198. редакция физико-математической
199. литературы, 1984).
200. Castellina A, Donato F Astropart. Phys., 24 146 (2005).
201. Strong A W, Moskalenko I V, Ptuskin V S Annu. Rev. Nucl. Part. Sci.,
202. 57 285 (2007).
203. Blasi P Astron. Astrophys. Rev., 21 70 (2013).
204. Grenier I A, Black J H, Strong A W Annu. Rev. Astron. Astrophys,
205. 53 199 (2015).
206. Berezhko E G, et al. A\&A, 410 189 (2003); arXiv:astro-ph/0308199.
207. Aguilar M et al. Phys. Rev. Lett. 117 231102 (2016).
208. Panov A D, et al. Advances in Space Reseach 37 1944 (2006)].
209. Ahn H S, et al. Astropart. Phys. 30 133 (2008); arXiv:0808.1718.
210. Adriani O, et al. ApJ 791 93 (2014); arXiv:1407.1657.
211. Obermeier A, et al.ApJ, 752 69 (2012); arXiv:1204.6188.
212. Yue C, et al. PoS ICRC2021 126 (2021).
213. Akaikea Y, Maestro P PoS, ICRC2021 112 (2021).
214. Thoudam S, Hörandel J R MBRAS, 435 2532 (2013); arXiv:1304.1400.
215. Binns W R, et al. ApJ 324 1106 (1988).
216. Vylet М, et al. in: 21st International Cosmic Ray Conference (1989),
217. V. 3, p. 19.
218. Зацепин В И и др. Письма в
219. Астрономический журнал 35(5) 377 (2009) [Zatsepin
220. V I, et al. Astronomy Letters 35(5) 338 (2009)].
221. Binns W R, et al. ApJ 346 997 (1989).
222. Israel M H, et al. 18th International Cosmic Ray Conference (1983),
223. V. 9, p. 123.
224. Lave K A, et al. ApJ 770 117 (2013).
225. Murphy R P, et al. ApJ, 831 148 (201); arXiv:1608.08183.
226. Binns W R, et al., in: 33-th International Cosmic Ray Conference,
227. (2013), id. 0646, URL:
228. http://www.cbpf.br/$\sim$icrc2013/papers/icrc2013-0646.pdf.
229. Lodders K ApJ 591 1220 (2003).
230. Ellison D C, Drury L O'C, Meyer J-P ApJ 487 197 (1997);
231. arXiv:astro-ph/9704293.
232. Woosley S E, Heger A Physics Reports 442 269 (2007);
233. arXiv:astro-ph/0702176.
234. Israel M H, et al. Nuclear Physics A 758 201 (2005).
235. Binns W R, et al. ApJ 634 351 (2005); arXiv:astro-ph/0508398.
236. de Nolfo G A, et al. Adv.SpaceRes 38 1558 (2006);
237. arXiv:astro-ph/0611301.
238. Israel M H, et al. PoS ICRC2015 275 (2015).
239. Binns W R, et al. Science 352 677 (2016).
240. Каляшова М Е, Быков А М, Осипов С М
241. Известия РАН. Сер. Физ. 85(4) 482 (2021)
242. [Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics 85(4) 357
243. (2021)].
244. Васильев О и др. Письма в ЭЧАЯ 18(1) 233
245. (2021).
246. Adriani O, et al. ApJ 770(1) 2 (2013); arXiv:1304.5420.
247. Adriani O, et al. ApJ 818(1) 68 (2016); arXiv:1512.06535.
248. Богомолов Э А, Васильев Г И Известия РАН.
249. Се. Физ. 83(8) 1066 (2019) [Bogomolov E A, Vasilyev G I
250. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics 83(8) 967
251. (2019)].
252. Богомолов Э А, Васильев Г И, Менн В
253. Известия РАН. Се. Физ. 85(4) 466 (2021)
254. [Bogomolov E A, Vasilyev G I, Menn W Bulletin of the Russian Academy of
255. Sciences: Physics 85(4) 341 (2019)].
256. Aguilar M et al. Phys. Rev. Lett. 123 18102 (2019).
257. Ivanenko I P, in: 23rd International Cosmic Ray Conference (1993) V. 2,
258. P. 17.
259. D. Podorozhnyi D, Turundaevskiy A Advances in Space Research, 59
260. 495 (2017).
261. Strong A W, Moskalenko I V ApJ 493 694 (1998);
262. arXiv:astro-ph/9710124.
263. Nishimura J, et al. in: 25th International Cosmic Ray Conference (1997)
264. V. 4, p. 233.
265. Abdollahi S, et al. Phys. Rev. D 95(8) 082007 (2017);
266. arXiv:1704.07195.
267. Ambrosi G, et al. Nature 552 63 (2017); arXiv:1711.10981.
268. Adriani O, et al., Phys. Rev. Lett., 120(26) 261102 (2018);
269. arXiv:1806.09728.
270. Aguilar M, et al. Phys. Rev. Lett. 122 101101 (2019).
271. Chang J, et al. Nature 456 362 (2008).
272. Panov A D, et al. Astrophys. Space Sci. Trans. 7 119 (2011);
273. www.astrophys-space-sci-trans.net/7/119/2011/.
274. Borisov S V, et al. Bulletin of the Lebedev Physics Institute
275. 37(6) 184 (2010).
276. Aharonian F, et al. Astronomy and Astrophysics 508 561 (2009);
277. (arXiv:0905.0105).
278. Tridon B D, et al., in: 32nd International Cosmic Ray Conference (2011)
279. V. 6, P. 47; arXiv:1110.4008.
280. Archer A, et al.Phys. Rev. D, 98(6) 06004 (2012);
281. arXiv:1808.10028.
282. Ding Y-C Phys. Rev. D 103 115010 (2021); arXiv:2007.00703.
283. Панов А Д и др. Известия РАН. Сер.
284. Физическая 75(3) 348 (2011) [Panov A D, et al.
285. Bulletin of the Russian Academy of Sciences 75(3) 319 (2011)].
286. Adriani O, et al. Nature 458 607 (2009); arXiv:0810.4995.
287. Ackermann M, et al. Phys. Rev. Lett. 108 011103 (2012);
288. arXiv.1109.0521.
289. Aguilar M, et al. Phys. Rev. Lett. 110 141102 (2013).
290. Accardo L, et al. Phys. Rev. Lett. 113 121101 (2014).
291. Adriani O, et al. Phys. Rev. Lett 111 081102 (2013);
292. arXiv:1308.0133.
293. Haino S, et al., in: 29th International Cosmic Ray Conference 2005 V.
294. 3 P. 13.
295. Abe K, et al. Physics Letters B 670(2) 103 (2008);
296. arXiv:0805.1754.
297. Адриани О и др. Письма в ЖЭТФ 96(10) 693
298. (2012) [Adriani O, et al. JETP Letters 96(10) 621 (2013)].
299. Aguilar M, et al. Phys. Rev. Lett. 117(9) 091103 (2016).
300. Mayorov A G, et al. JETP Letters 93 628 (2011).
301. Yu-Chen Ding, Nan Li, Yu-Feng Zhou. arXiv:2212.02539.
302. Poulin V, et al. Phys. Rev. D 99 023016 (2019); arXiv:1808.08961.
303. Walsh W, Rauch B, Zober W. in: 43rd COSPAR Scientific Assembly
304. E.1.16-0082-21 1357 (2021).
305. Rauch B, Walsh N, Zober W. PoS, ICRC2021 087 (2021).
306. Perrina C. in: EPJ Web Conf 280 01008 (2013).
307. Karmanov D, et al. Advances in Space Research 64 2619 (2019).
308. Kurganov A, et al. arXiv:2306.13406.
309. Wefel J P, et al., in: 29th International Cosmic Ray Conference (2005)
310. V. 3, p. 105.
311. Haino S, et al., arXiv:astro-ph/0002481.
312. Adams J, et al. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics
313. 61 1181 (1997).
314. Arqueros F, et al. Astronomy and Astrophysics 359 682 (2000);
315. (arXiv:astro-ph/9908202).
316. Roth M, et al., in: 28th International Cosmic Ray Conference (2003)
317. V. 1, p. 139.
318. Kieda D B, et al., in: 26th International Cosmic Ray Conference (1999)
319. V. 3, p. 191.
320. Fowler J W, et al., arXiv:astro-ph/0003190.
