Web-page: http://andra.sinp.msu.ru/~kfk/
На кафедре физики космоса проводятся теоретические и экспериментальные исследования в области астрофизики космических лучей, гамма-астрономии, радиационной среды в космическом пространстве, физики Солнца, магнитосфер планет. Сотрудники и студенты кафедры активно участвуют в реализации Космической программы МГУ, начатой по их инициативе.
Историческая справка
Кафедра физики космоса ведет начало от кафедры космических лучей. Приказом И. В. Сталина первого февраля 1946 года были основаны НИФИ-2 и Отделение строения вещества физического факультета МГУ. Директором Института был назначен академик Дмитрий Владимирович Скобельцын, заведующим Отделением — академик Сергей Николаевич Вернов. Вскоре после этого, в 1947 году, на отделении был образован ряд кафедр, среди которых и кафедра космических лучей. Заведующим кафедрой стал С. Н. Вернов.
Первый выпуск физиков, специализирующихся в области космических лучей, состоялся в 1949 г. С тех пор кафедрой подготовлено более 700 физиков - космиков, значительная часть которых успешно работала и работает в научных лабораториях НИИЯФ МГУ и институтах Академии наук, стали кандидатами, докторами наук, профессорами, руководителями научных направлений.
К подготовке студентов на кафедре были привлечены крупнейшие специалисты по экспериментальной и теоретической ядерной физике. Научной базой подготовки стал НИФИ-2 (в будущем НИИЯФ МГУ). Учебной работой на кафедре (лекции, руководство студентами и аспирантами) непосредственно занимались академики С. Н. Вернов, Г. Т. Зацепин, А. Е. Чудаков, Г. Б. Христиансен, чл.-корреспонденты Д. А. Киржниц, С. И. Никольский, профессора А. И. Лебединский, А. А. Санин, И. В. Ракобольская, Л. И. Сарычева.
Академик С. Н. Вернов возглавлял кафедру с 1947 г. до своей кончины в 1982 г., автор ряда фундаментальных исследований по космическим лучам и связанным с ними проблемам физики элементарных частиц, плазменных явлений, астрофизики и геофизики, один из основоположников изучения и освоения космического пространства с помощью искусственных спутников Земли. С помощью радиозондов С.Н.Вернов изучал состав космических лучей в стратосфере. Им было выяснено, что космическое излучение состоит в основном из протонов, а электронно-фотонная компонента имеет вторичное происхождение (Сталинская премия 1949г.) Академиками С. Н. Верновым и А. Е. Чудаковым было показано существование радиационных поясов Земли, исследованы их структуры и динамика, создана теория их происхождения (Ленинская премия 1960 г.). Дальнейшие исследования под руководством С. Н. Вернова позволили выяснить фундаментальные закономерности физики Солнца, межпланетной среды, магнитосферы и ионосферы Земли.
Академик Г. Т. Зацепин возглавлял кафедру космических лучей и физики космоса в 1982—2005 гг. Являлся одним из ведущих ученых в области космических лучей и нейтрино, лауреат Государственной и Ленинской премий. Им были открыты электронно-ядерные ливни в космических лучах (1949 г.) и было показано, что частицами, генерирующими ливни, являются протоны и более тяжелые первичные ядра и основой развития атмосферного ливня является ядерно-каскадный процесс (1951 г.). Г. Т. Зацепин первым исследовал вопрос о происхождении ультрарелятивистских частиц через фотонный газ. Им разработаны новые методы регистрации нейтрино от Солнца и предложены эксперименты по детектированию нейтрино от коллапсирующих звезд.
В 2005 -2020 гг. заведующим кафедрой физики космоса был директор НИИЯФ МГУ профессор М. И. Панасюк. Под руководством М. И. Панасюка проводились исследования космической радиации, магнитосфер планет и космических лучей в ходе космических и наземных экспериментов. В результате были получены фундаментальные научные результаты: доказана возможность резонансного ускорения ионов в радиационных поясах Земли под действием квазипериодических флуктуаций магнитного поля, определена роли радиальной диффузии частиц радиационных поясов при воздействии флуктуаций электростатического и магнитных полей, была установлена роль ионосферного кислорода как основного компонента кольцевого тока, определяющего, наряду с протонами солнечной плазмы, энергетику геомагнитных бурь. Было открыто новое явление в околоземном пространстве — радиационный пояс, состоящий из частиц аномальных космических лучей, получены доказательства его связи с нейтральными частицами межзвездного газа. М. И. Панасюк инициировал и осуществил с сотрудниками кафедры физики космоса НИИЯФ МГУ многочисленные космические эксперименты на спутниках, которые легли в основу Программы космических исследований МГУ им. М. В. Ломоносова. Среди них: спутники "Татьяна-1" (2005) и "Татьяна-2" (2009), «Вернов», «Ломоносов», в которых были получены новые экспериментальные результаты по экстремальным явлениям в атмосфере Земли и во Вселенной.
Необходимо особо отметить роль в развитии кафедры профессора Ирины Вячеславовны Ракобольской. Это легендарная женщина — замечательный ученый, преподаватель, общественный деятель. Во время Великой Отечественной войны была начальником штаба женского полка ночных бомбардировщиков. В 1968–2003 гг. профессор И. В. Ракобольская была заместителем заведующего кафедрой, под ее руководством заложены основы учебного процесса, который и поныне успешно реализуется на кафедре. В течение многих лет она читала на кафедре созданный ею фундаментальный курс «Введение в физику космических лучей», по которому учились и учатся многие поколения физиков-космиков. Также под руководством Ирины Вячеславовны был создан практикум по физике космических лучей в рамках специального ядерного практикума ОЯФ. Помимо большой преподавательской работе на отделении ядерной физики физического факультета Ирина Вячеславовна читала курс «Ядерная физика» для студентов – геофизиков геологического факультета. На основе этого курса был издан замечательный учебник. В течение многих лет Ирина Вячеславовна руководила факультетом повышения квалификации МГУ. Ирина Вячеславовна в прямом смысле была душой кафедры, создала ту добрую атмосферу нашего коллектива, благодаря которой удается реализовывать все необходимые задачи.
Научная база
Научная история кафедры неразрывно связана с НИИЯФ МГУ, как основной базой научной подготовки студентов и проведения научно-исследовательских работ сотрудниками кафедры. Основным базовым научным отделом кафедры в настоящее время является отдел космических наук (ОКН) НИИЯФ МГУ. Экспериментальные работы проводятся как на спутниках, так и на наземных установках. ОКН проводит как фундаментальные исследования в области астрофизики космических лучей и космической физики, так и прикладные, направленные на исследования и моделирование воздействия космических факторов (плазмы, энергичных частиц и электромагнитных полей) на космические аппараты и биологические объекты.
Были получены следующие основные научные результаты:
- Открыт ядерно-каскадный процесс в атмосфере Земли (Д. В. Скобельцын, Г. Т. Зацепин, Н. А. Добротин, 1929)
- На установке ШАЛ МГУ обнаружен излом в спектре первичных космических лучей при энергии 3·1015 эВ (С. Н. Вернов, Г. Б. Христиансен, Г. А. Куликов, 1958)
- Открыты и исследованы радиационные пояса Земли (С. Н. Вернов, А. Е. Чудаков, А. И. Лебединский, 1958)
- Предсказано обрезание спектра космических лучей при энергиях выше 1020 эВ – эффект ГЗК (Г. Т. Зацепин, В. А. Кузьмин, 1966)
- Создан новый прибор — ионизационный калориметр, позволяющий измерять энергию элементарных частиц с большой точностью, получивший распространение во всем мире (Н. Л. Григоров, В. С. Мурзин, 1954).
- Проведены наблюдения явления выстроенности высокоэнергичных адронов в акте ядерного взаимодействия и экспериментально подтвержден эффект Ландау-Померанчука-Мигдала в эксперименте «Памир» (И. В. Ракобольская, И. П. Иваненко, Т. М. Роганова, Л. Г. Свешникова и сотрудники ФИАН, 1991).
- Прямое наблюдение осцилляций мюонных нейтрино в таонные в рамках эксперимента OPERA (Т. М. Роганова, 2015)
- Впервые осуществлена регистрация космических лучей сверхвысокой энергии по флуоресцентному треку с борта космического аппарата «Ломоносов» (М. И. Панасюк, П. А. Климов, и др., 2018)
- Открыты новые транзиентные явления в атмосфере (Г. К. Гарипов, П. А. Климов, М. И. Панасюк, 2018)
- В эксперименте на спутнике «Ломоносов» осуществлено измерение кривой блеска собственного излучения гамма-всплеска в оптическом и гамма-диапазонах (М. И. Панасюк, В. М. Липунов, С. И. Свертилов и др., 2018).
Курсы, читаемые на кафедре:
3 курс:
- Космонавтика для космофизиков, С. А. Красоткин
- Введение в физику космических лучей, С. И. Свертилов
4 курс:
- Экспериментальные методы в физике космоса, С. И. Свертилов
- Введение в космофизику, А. В. Прохоров, М. В. Подзолко
- Взаимодействие частиц и излучений с веществом, А. М. Анохина
- Электронные приборы для ядерной физики, С. И. Свертилов
- Методы обработки физического эксперимента, В. И. Галкин
- Основы гелиофизики, С. А. Красоткин
- Задачи современной космонавтики, С. А. Красоткин
- Введение в физику элементарных частиц, И. П. Лохтин
- Космические лучи сверхвысоких энергий, Н. Н. Калмыков
- Физика плазмы космического пространства, Е. Е. Антонова, И. А. Овчинников
1 курс магистратуры
- Спецфизпрактикум кафедры "Моделирование физических процессов в физике Космоса", В. И. Галкин
- Спецфизпрактикум кафедры "Моделирование эксперимента в физике Космоса", В. И. Галкин
- Физика космоса, А. В. Прохоров, М. В. Подзолко
- Радио-, рентгеновская и гамма-астрономия, А. М. Анохина
- Фундаментальные взаимодействия и космические лучи, И. П. Лохтин
- Ветвящиеся случайные процессы в физике космических лучей, Н. Н. Калмыков
- Численные методы в физике космоса, В. И. Галкин
- Астрофизика космических лучей, Д. А. Подгрудков
- Физика космической плазмы в солнечной системе, Е. С. Беленькая
- Экспериментальная космомикрофизика, Д. А. Подгрудков
- Экспериментальные методы космофизики, С. И. Свертилов
- Планирование и проведение космофизического эксперимента на орбите, В. В. Богомолов