ИСТИНА

Объяснение происхождения астрофизических излучений высоких энергий (космических лучей, гамма-квантов и нейтрино) на протяжении десятилетий является одной из основных нерешенных проблем астрофизики частиц. Нобелевский лауреат В.Л. Гинзбург более 30 лет назад писал, что проблема происхождения космических лучей должна быть решена «во всяком случае до 2012 года». Увы, этого не случилось --- экспериментальные данные в области наиболее высоких энергий неоднородны и порой противоречивы. Однако, в настоящее время идет интенсивное накопление данных как при предельно высоких, так и при более низких энергиях. Новая экспериментальная информация, полученная и опубликованная за последние годы (результаты экспериментов IceCube, Fermi-LAT, LHAASO, Baikal, Telescope Array, Pierre Auger и др.), вкупе с теоретическими исследованиями и многокомпонентным анализом данных, указывают на более строгие, чем предполагалось ранее, ограничения на модели происхождения космических лучей, нейтрино и гамма-квантов. По-прежнему отсутствуют окончательные ответы на вопросы о происхождении космических частиц наиболее высоких энергий, составе первичных частиц космического излучения с энергиями выше 10^19 эВ и космических лучей в области энергий перехода от галактическим ко внегалактическим источникам. Данный проект нацелен в первую очередь на проверку моделей происхождения космических лучей, гамма-квантов и нейтрино, а также на постановку ограничений на ряд моделей их источников. Наша научная группа предлагает провести комплексное исследование в области астрофизики космических лучей, нейтрино и гамма-астрономии с использованием новейших методов и технологий. В рамках проекта будет осуществлен анализ данных, полученных в экспериментах Fermi-LAT, Telescope Array, Pierre Auger и KASCADE, а также интерпретация результатов полученных экспериментами IceCube, Baikal и LHAASO. Кроме того, будет проведен ряд теоретических исследований. Результаты таких исследований важны для развития таких дисциплин как астрофизика, физика частиц, космология и теории гравитации.

The explanation of the origin of high-energy astrophysical radiation (cosmic rays, gamma quanta and neutrinos) has been one of the main unsolved problems of particle astrophysics for decades. Nobel laureate V.L. Ginzburg wrote more than 30 years ago that the problem of the origin of cosmic rays should be solved "at least by 2012." Alas, this did not happen --- experimental data in the region of the highest energies are heterogeneous and sometimes contradictory. However, at present, intensive accumulation of data is underway both at extremely high and at lower energies. New experimental information obtained and published in recent years (results of the IceCube, Fermi-LAT, LHAASO, Baikal, Telescope Array, Pierre Auger and other experiments), together with theoretical studies and multicomponent data analysis, indicate stricter than previously supposed constraints on the models of the origin of cosmic rays, neutrinos and gamma quanta. There are still no definitive answers to questions about the origin of cosmic particles of the highest energies, the composition of primary particles of cosmic radiation with energies above 10^19 eV and cosmic rays in the energy range of the transition from galactic to extragalactic sources. This project is aimed primarily at testing the models of the origin of cosmic rays, gamma quanta and Application No. 25-12-00111 Page 3 of 47 neutrinos, as well as at setting constraints on a number of models of their sources. Our research group proposes to conduct a comprehensive study in the field of cosmic ray, neutrino and gamma astronomy astrophysics using the latest methods and technologies. The project will analyze the data obtained in the Fermi-LAT, Telescope Array, Pierre Auger and KASCADE experiments, as well as interpret the results obtained by the IceCube, Baikal and LHAASO experiments. In addition, a number of theoretical studies will be conducted. The results of such studies are important for the development of such disciplines as astrophysics, particle physics, cosmology and gravity theories

Ожидаемые результаты проекта: 1. Спектры каскадного "гамма-гало" Галактики в области очень высоких (>100 ГэВ) и сверхвысоких (>100 ТэВ) энергий; 2. Спектры космических лучей предельно высоких энергий (КЛПВЭ, E>1 ЭэВ) в рамках модели ускорения протонов и ядер КЛПВЭ в радиогалактиках с учетом потерь ускоренных протонов и ядер в источниках в процессе ускорения; 3. Спектры нейтрино и сопутствующих гамма-квантов в ядро-ядерной модели и сравнение их с наблюдаемыми данными от блазаров TXS 0506+056 и PKS 1510-089; 4. Образы различных источников-кандидатов КЛПВЭ, наблюдаемые у Земли, полученные путем численного моделирования, с учетом влияния крупномасштабных космических магнитных полей; 5. Метод оценки внегалактического магнитного поля из наблюдаемого распределения направлений прихода КЛПВЭ; 6. Оценка параметров диффузии галактических космических лучей и распределения их источников из анализа анизотропии отдельных массовых компонент КЛ; 7. Ограничения на индивидуальный вклад ближайших активных ядер галактик в наблюдаемый поток КЛПВЭ на основе анализа экспериментальных данных обсерватории Telescope Array 8. Метод получения модельно-зависимых ограничений на массовый состав космических лучей путем анализа экспериментально наблюдаемого распределения направлений прихода частиц КЛПВЭ; 9. Метод получения модельно-зависимых ограничений на параметры галактического магнитного поля путем анализа экспериментально наблюдаемого распределения направлений прихода частиц КЛПВЭ; 10. Спектр нейтрино в системе анизотропный диск + корона активных ядер галактик; 11. Самосогласованное описание распространения КПЛВЭ в сильных внегалактических магнитных полях с учётом возникновения значительного удлинения пути. 12. Список кластеров фотонов очень высоких энергий (>100 ГэВ) в данных Fermi LAT, исследование гамма-гало, обнаруженных экспериментами HAWC, LHAASO в диапазоне Fermi. 13. Ограничение на класс моделей производства и распространения галактических КЛ с значительным временем удержания КЛ в окрестности источника. Мы ожидаем, что полученные результаты будут соответствовать мировому уровню исследований, а в ряде направлений определять его. Результаты проекта и разработанные методы могут быть использованы для решения важнейших астрофизических задач происхождения космических лучей сверхвысоких энергий, космических нейтрино, гамма-излучения. Новые методы и программный код, которые будут разработаны в рамках настоящего проекта, могут быть использованы для проектирования новых экспериментов в области астрофизики частиц, в том числе экспериментов космического базирования, таких как EUSO, а также для улучшения чувствительности действующих экспериментов, к которым имеют отношение участники проекта (Ковер, Telescope Array). Также реализация проекта позволит подготовить высококвалифицированных специалистов в области современных цифровых технологий и машинного обучения благодаря участию студентов и аспирантов нескольких университетов в реализации проекта. Более того, благодаря преподавательской деятельности участников проекта его результаты могут быть внедрены в образовательный процесс. Таким образом, реализация проекта будет способствовать развитию в области техники астрофизических экспериментов и в области разработки и использования современных цифровых технологий и технологий машинного обучения. Проект соответствует приоритетам, сформулированным в п. 21а Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации, утвержденной Указом Президента РФ от 28 февраля 2024 г. № 145: “Переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта".