В периоды 1968-69 гг. и 1981-1984 гг. в Лаборатории элементарных частиц ФИАН были подготовлены и выполнены две серии экспериментов по исследованию поглощения космических мюонов в воде на различных глубинах мирового океана. Измерения проводились методом регистрации черенковского излучения мюонов в морской воде в ходе комплексных экспедиций на научно-исследовательских судах Академии наук. Вся глубоководной измерительная аппаратура была полностью разработана и изготовлена в ФИАН.
Первая серия измерений выполнялась в акваториях Черного моря и Северной Атлантики. Использовался радиатор в виде сферы, которая наполнялась забортной водой и просматривалась фотоприемниками (фотоэлектронными умножителями диаметром 80 мм. ). Внутренняя поверхность сферы была окрашена белой краской с высоким коэффициентом диффузного отражения. Конструкция детектора обеспечивала эффективное собирание черенковского света, генерируемого мюоном внутри радиатора. В результате были получены значения глобальных и вертикальных мюонных потоков на глубинах 250--3190 м.
Вторая серия измерений проводилась с принципиально иной аппаратурой, созданной на основе новых технических возможностей. Она содержала три прочных цилиндрических контейнера с фотоприемниками по 12 штук в каждом, фотокатоды которых были направлены в одну сторону и просматривали окружающий водный объем. Контейнеры с фотокатодами фотоприемников, направленными вверх, могли располагаться в одной плоскости или монтироваться в виде стринга (один под (или над) другим). В первом случак фотоприемники стринга, как и во всех предыдущих вариантах, регистрировали глобальные мюонные потоки. Если же верхний контейнер “смотрел” вниз, т.е. в противоположную сторону от двух других, то регистрировались наклонные мюоны, идущие под большими углами к вертикали. Измерения проводились в Атлантическом океане, в основном, в Канарской котловине и около берегов Кубы на глубинах свыше 1 км. В результате этих экспериментов были уточнены или получены впервые значения мюонных потоков на глубинах 2--5 км. Кроме того по данным измерений наклонных потоков мюонов произведена оценка их вертикальных потоков до глубин ~7 км,.
Итоговый результат -- глубинная кривая интенсивности космических мюонов -- приведена на рис. 5.
Фото 1. Глубоководный сферический черенковский детектор мюонов.
Фото 2. Глубоководный детектор мюонов с планарным расположением
фотоприемников с открытыми фотокатодами.
Фото 3. Глубоководный детектор мюонов, содержащий фотоприемники с открытыми фотокатодами типа “стринг”.
Рис. 4. Схемы регистрации глобальных и наклонных мюонных потоков (аппаратура типа “стринг”).
Рис. 5. Зависимость вертикальной интенсивности космических мюонов от глубины в воде.