Дисертація присвячена розробці та впровадженню нових методів вивчення сильно розрідженого дифузного середовища у полі жорсткого випромінювання для практичного користування. Дифузне середовище містить розріджений газ, молекули та пил. Поле жорсткого випромінювання складається з космічних променів (КП) – протонів та α-частинок, електронів та позитронів, γ- та рентгенівських квантів. Вивчено взаємодію компонентів КП із вказаною речовиною, тобто позитронів з атомами, молекулами та пилом в молодих оболонках наднових (далі МОН), які містять радіоактивний ізотоп титану (_22^44)Ti, який є початковим елементом ланцюга радіоактивних β-перетворень (_22^44)Ti□(→┴(85 років) ) (_21^44)Sc □(→┴(6 годин) ) (_20^44)Ca . У момент розпаду кожним ізотопом (_21^44)Sc випромінюються γ- та жорсткі рентгенівські кванти ядерного походження та швидкий позитрон. Тому розв’язання задачі на отримання радіаційного відгуку від продуктів розпаду (_22^44)Ti є частиною нового розділу позитронної спектроскопії дифузного середовища. У цьому випадку автором запропоновано пов’язати анігіляційні лінії, отримані внаслідок анігіляції позитронів із вільними та атомними електронами з кінематичними характеристиками атомів дифузного середовища. Гальмування позитронів у газопилових конгломератах тим актуальніше, якщо їх енергетичні втрати будують одночасно емісійний спектр у м’якому рентгенівському та γ-діапазонах. Обґрунтовано нові критерії діагностики розглянутого середовища і запропоновано та розроблено фізичний формалізм, що є основою для спектрального аналізу радіоактивних дифузних середовищ МОН та АЯГ. Розроблено нові моделі кінематичного стану дифузного газу у випадку інтенсивної перебудови ядер радіоактивних елементів та побудовано нову модель формування спектральних ліній ізотопів (_20^44)Ca та (_20^40)Ca в оптичних та γ-спектрах молодих оболонок наднових. Автором отримано рівняння стану електронних оболонок атомних систем, у яких спостерігається однофотонна анігіляція швидкого позитрона К-електроном, після його гальмування до енергії зв’язку атомного К-електрона. Селекція отриманих рішень дозволила пов’язати такі параметри зіткнень: початкова енергія позитрона - E_p, енергія віддачі ядра E_n, допплерівське поширення лінії Δ_D. Аналіз перерізів процесів однофотонної анігіляції у сукупності з іншими спектроскопічними проявами, до яких належать і оже-спектроскопія, дозволило зробити висновки і пов’язати прояви фізичної системи у γ-діапазоні з УФ-, оптичному та ІЧ- спектрах. У дисертаційному дослідженні отримано зв'язок між однофотонною анігіляцією атомів та їх проявами в довгохвильових спектрах. Доплерівське розширення Δ_D при цьому має найбільше значення в оптиці та ІЧ-спектрах атомних ліній. У той же час, Δ_D у вказаних спектральних інтервалах значно перевищує природну ширину дифузних ліній, що було отримано для більшості астрофізично важливих елементів. Одночасно для тих самих систем розроблено та застосовано оже-спектроскопію, що складається зі спектрів каскадних переходів у верхніх електронних оболонках на К-, рідше L-вакансії та електронів, зірваних із верхніх електронних рівнів за рахунок оже-ефекту. Такі електрони роблять енергетичну функцію розподілу електронів – F(E) двокомпонентною. Це нижня (за меньшою енергією) компонента – максвеллівська (рівноважна), та оже-компонента. В роботі [13*] надруковано базові таблиці спектроскопічних даних та відповідний розподіл між кількістю та енергією оже-електронів для кожного атома, та відповідне радіаційне поле зазначених вище радіаційних каскадів переходів. Відзначимо, що надруковані результати є фундаментальними для кожного атома характеристиками. З отриманих результатів зроблено висновок про внесок у подальшу рекомбінацію та іонізацію атомів дифузного середовища. Розроблено формалізм дії оже-ефекту в пилу, впливу на процеси конденсації у МОН ІІ типу. Розглянуто розсіяння м’якого рентгенівського випромінювання на частинках пилу нано-розмірів [16*], [17*]. Такі оптичні спектри було отримано для МОН SN 1987A на телескопі «Габбл» у січні 1995 року.
