Kosminiai spinduliai: greičiausiai keliautojai Visatoje

Kosminiai spinduliai skamba kaip kažkokios mokslinės fantastikos grėsmė iš kosmoso. Pasirodo, kad jų yra pakankamai daug. Kita vertus, kosminiai spinduliai praeina pro mus kiekvieną dieną nedarant daug žalos (jei daroma jokios žalos). Taigi, kas yra tie paslaptingi kosminės energijos gabalėliai?

Terminas „kosminis spindulys“ reiškia greičio daleles, kurios keliauja po Visatą. Jie visur. Labai tikėtina, kad tam tikru ar kitu metu kosminiai spinduliai praėjo pro kiekvieno kūną, ypač jei jie gyvena dideliame aukštyje ar skrido lėktuve. Žemė yra gerai apsaugota nuo visų spindulių, išskyrus energingiausius, todėl jie tikrai nekelia pavojaus mums mūsų kasdieniame gyvenime.

Kosminiai spinduliai suteikia patrauklių užuominų į objektus ir įvykius kitur Visatoje, pvz., Masyvių žvaigždžių (vadinamų supernovos sprogimai) ir aktyvumas Saulėje, todėl astronomai juos tiria naudodamiesi aukščio aukščio balionais ir kosminiais instrumentais. Šie tyrimai suteikia naujų įdomių įžvalgų apie žvaigždžių ir galaktikų kilmę ir raidą Visatoje.

Kosminiai spinduliai yra ypač daug energijos turinčios dalelės (dažniausiai protonai), judančios beveik šviesos greitis. Kai kurie iš Saulės (saulės energinių dalelių pavidalu), o kiti yra išmetami iš supernovų sprogimų ir kitų energetinių įvykių tarpžvaigždinėje (ir tarpgalaktinėje) erdvėje. Kai kosminiai spinduliai susiduria su Žemės atmosfera, jie skleidžia duše vadinamąsias „antrines daleles“.

Kosminių spindulių egzistavimas buvo žinomas daugiau nei šimtmetį. Pirmiausia juos rado fizikas Viktoras Hessas. 1912 m. Orlaivių oro balionuose jis paleido didelio tikslumo elektrometrus, kad galėtų išmatuoti atomų jonizacijos greitį (tai yra, kaip greitai ir kaip dažnai atomai yra maitinami) viršutiniai Žemės atmosferos sluoksniai. Tai, ką jis sužinojo, buvo tas, kad kuo aukščiau pakilo atmosfera, jonizacijos greitis buvo daug didesnis - atradimas, už kurį vėliau jis laimėjo Nobelio premiją.

Tai skrido susidūrus su įprasta išmintimi. Jo pirmasis instinktas, kaip tai paaiškinti, buvo tas, kad šį efektą sukūrė kažkoks saulės reiškinys. Tačiau pakartojęs savo eksperimentus artimo saulės užtemimo metu, jis gavo tuos pačius rezultatus ir veiksmingai atmetė bet kokią saulės kilmę, todėl jis padarė išvadą, kad atmosferoje turi būti koks nors vidinis elektrinis laukas, sukuriantis stebimą jonizaciją, nors jis negalėjo nuspręsti, koks yra lauko šaltinis būtų.

Praėjo daugiau nei dešimtmetis vėliau, kai fizikas Robertas Millikanas sugebėjo įrodyti, kad Hesso pastebėtas elektrinis laukas atmosferoje buvo fotonų ir elektronų srautas. Šį reiškinį jis pavadino „kosminiais spinduliais“ ir jie sklido pro mūsų atmosferą. Jis taip pat nustatė, kad šios dalelės kilo ne iš Žemės ar iš arti Žemės esančios aplinkos, o atsirado iš gilios kosmoso. Kitas iššūkis buvo išsiaiškinti, kokie procesai ar objektai galėjo juos sukurti.

Nuo to laiko mokslininkai ir toliau naudoja aukštai skraidančius balionus, norėdami pakilti virš atmosferos ir paimti daugiau šių greitųjų dalelių. Regionas virš Antarticos pietų ašigalyje yra palanki paleidimo vieta, o kelios misijos surinko daugiau informacijos apie kosminius spindulius. Ten Nacionaliniame mokslo balionų fonde kasmet vyksta keli skrydžiai su prietaisu. „Kosminių spindulių skaitikliai“, kuriuos jie nešioja, matuoja kosminių spindulių energiją, taip pat jų kryptis ir intensyvumą.

Tarptautinė kosminė stotistaip pat yra instrumentų, tiriančių kosminių spindulių savybes, įskaitant kosminių spindulių energetikos ir masės (CREAM) eksperimentą. Įdiegta 2017 m., Ji turi trejų metų misiją surinkti kuo daugiau duomenų apie šias greitai judančias daleles. CREAM iš tikrųjų prasidėjo kaip oro balionų eksperimentas, o nuo 2004 iki 2016 metų jis skrido septynis kartus.

Kadangi kosminius spindulius sudaro įkrautos dalelės, jų kelius gali pakeisti bet koks magnetinis laukas, su kuriuo jis liečiasi. Natūralu, kad tokie objektai kaip žvaigždės ir planetos turi magnetinius laukus, tačiau egzistuoja ir tarpžvaigždiniai magnetiniai laukai. Tai leidžia numatyti, kur (ir kaip stipriai) magnetiniai laukai yra ypač sunkūs. Ir kadangi šie magnetiniai laukai išlieka visoje erdvėje, jie atsiranda visomis kryptimis. Todėl nenuostabu, kad iš mūsų taško čia, Žemėje, atrodo, kad kosminiai spinduliai neatsiranda iš vieno erdvės taško.

Ilgus metus pasirodė sunku nustatyti kosminių spindulių šaltinį. Tačiau yra keletas prielaidų, kurias galima daryti. Visų pirma, kosminių spindulių, kaip ypač daug energijos turinčių dalelių, prigimtis suponuoja, kad jos gaminamos gana galingos veiklos metu. Taigi įvykiai, tokie kaip supernovos ar regionai aplink juodąsias skylutes, atrodė tikėtini kandidatai. Saulė skleidžia kažką panašaus į kosminius spindulius labai energetinių dalelių pavidalu.

1949 m. Fizikas Enrico Fermi pasiūlė, kad kosminiai spinduliai yra tiesiog dalelės, pagreitintos magnetinių laukų tarpžvaigždiniuose dujų debesyse. Ir kadangi jums reikia gana didelio lauko, kad sukurtumėte didžiausios energijos kosminius spindulius, mokslininkai pradėjo ieškoti supernovos liekanų (ir kitų didelių objektų kosmose) kaip galimo šaltinio.

2008 m. Birželio mėn. NASA pradėjo a gama spindulių teleskopas, žinomas kaip Fermi - pavadintas Enrico Fermi. Nors Fermi yra gama spindulių teleskopas, vienas iš pagrindinių jo mokslo tikslų buvo nustatyti kosminių spindulių kilmę. Kartu su kitais balionų ir kosminių instrumentų kosminių spindulių tyrimais astronomai dabar žvelgia į supernovos liekanas, ir tokius egzotiškus objektus kaip supermasyvios juodosios skylės, kaip šaltinius čia aptiktiems energingiausiems kosminiams spinduliams Žemė.

• Kosminiai spinduliai sklinda iš visos visatos ir juos gali generuoti tokie įvykiai kaip supernovos sprogimai.
• Greitaeigės dalelės generuojamos ir kituose energetiniuose įvykiuose, tokiuose kaip kvazaro veikla.
• Saulė taip pat siunčia kosminius spindulius pavidalu arba saulės energines daleles.
• Kosminius spindulius Žemėje galima aptikti įvairiais būdais. Kai kuriuose muziejuose yra kosminių spindulių detektoriai.

• „Kosminių spindulių poveikis“. Radioaktyvumas: jodas 131, www.radioactivity.eu.com/site/pages/Dose_Cosmic.htm.
• NASA, NASA, įsivaizduokite.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/cosmic_rays1.html.
• RSS, www.ep.ph.bham.ac.uk/general/outreach/SparkChamber/text2h.html.

Redagavo ir atnaujino Carolyn Collins Petersen.