Відкриття і основні етапи дослідження космічних променів. Детальне вивчення зарядів і мас часток вторинних космічних променів. Природа космічного випромінювання. Процеси, що визначають поширення сонячних космічних променів, їх взаємодія з речовиною.
Космічні промені відкрив в 1912 році австрійський фізик Віктор Гесс. Досліди з підйомом детектора іонізації на повітряній кулі були задумані для перевірки цього припущення, оскільки з видаленням від поверхні землі іонізація газу повинна зменшуватися. Це наводило на думку, що воно приходить з космосу, але остаточно довести позаземне походження променів удалося лише після багаточисельних дослідів (Нобелівську премію В. Нагадаємо, що термін "випромінювання" не означає, що ці промені мають чисто електромагнітну природу (як сонячне світло, радіохвилі або рентгенівське випромінювання); його використовували при відкритті явища, природа якого ще не була відома. І хоча незабаром зясувалося, що основні компоненти космічних променів - прискорені заряджені частки, протони, термін зберігся.Наявність цього струму доводила, що якесь випромінювання постійно створює в камері іонізацію, що отримала назву залишкової іонізації. Цей результат стає зрозумілим, якщо допустити, що випромінювання, що створює залишкову іонізацію, приходить на Землю ззовні і на своїй дорозі через атмосферу поступово поглинається в ній. Зважаючи на це випромінюванню, що викликає залишкову іонізацію, було дано назву космічного випромінювання або космічних променів. По сучасних виставах первинне космічне випромінювання, тобто випромінювання, що приходить зі світових глибин в земну атмосферу, складається з швидко рухомих позитивно заряджених часток - протонів - і в меншому числі - б-часток і інших ядер. Отже, в результаті зіткнення швидкої первинної, частки з атомним ядром утворюється значна кількість вторинних часток меншої енергії - протонів, нейтронів, ?-часток, різних гіперонів і мезонів, електронів, позитронів, ?-квантов.Сонячні космічні промені - це заряджені частки, прискорені у спалахових процесах на Сонці до енергій, що у багато разів перевищують теплові енергії часток на його поверхні. Спалахи сонячних космічних променів можуть бути використані для зясування таких важливих характеристик міжпланетного середовища, як величина коефіцієнта дифузії, розмір дифузійної області, структура міжпланетного магнітного поля і так далі Використання сонячних космічних променів для зясування цих питань легко зрозуміти, якщо пригадати, що на першому етапі досліджень зазвичай передбачалося, що інжекція сонячних космічних променів в міжпланетний простір відбувається практично миттєво. Звідси витікає, що корональні процеси не так прості, як це здавалося спочатку, і для їх розуміння необхідно знати процеси поширення сонячних космічних променів в міжпланетному просторі, що дозволить отримати функцію інжекції сонячних космічних променів за результатами експериментів, проведених на великих відстанях від Сонця. Таким чином, вивчення сонячних космічних променів істотне не лише для дослідження властивостей міжпланетного простору, але і для здобуття нових відомостей про фізичні процеси, що відбуваються на Сонці. У деяких ситуаціях прискорення часток в міжпланетному просторі може бути переважаючим, і цю обставину слід враховувати при інтерпретації експериментальних даних про частки порівняно невеликих енергій, традиційно званих частками сонячних космічних променів.При взаємодії протонів і інших ядер первинних космічних променів високої енергії (Космічні промені декілька Гев і вище) з ядрами атомів земної атмосфери (головним чином азоту і кисню) відбувається розщеплювання ядер і народження декількох нестабільних елементарних часток (т. з. Середнє число вторинних часток, що утворюються в одному акті взаємодії протона (або р-мезона) з легким ядром пліодним нуклоном такого ядра, зростає із зростанням енергії E спочатку по статечному закону, близькому до E1/3 (аж до E 20 Гев), а потім (в області енергій 2*1010-1013 ев) це зростання сповільнюється і краще описується логарифмічною залежністю. Кутова спрямованість потоку народжених часток в широкому інтервалі енергії первинних і народжених часток така, що складова імпульсу, перпендикулярна напряму первинної частки (т. з. поперечний імпульс), складає в середньому 300-400 Мев/с, де з - швидкість світла у вакуумі (при дуже високих енергіях E частки, коли енергією спокою частки mc2 можна нехтувати в порівнянні з її кінетичною енергією, імпульс частки р = E/c; тому у фізиці високих енергій імпульс зазвичай вимірюють в одиницях Мев/с). Первинні протони при зіткненні втрачають в середньому близько 50% початкової енергії (при цьому вони можуть випробовувати перезарядку, перетворюючись на нейтрони), що утворюються при розщеплюванні ядер вторинні нуклони (протони і нейтрони) і народжені в зіткненнях заряджені піони високої енергії також (разом з тими, що втратили частину енергії первинними протонами) братимуть участь в ядерних взаємодіях і викликатимуть розщеплювання ядер атомів повітря і множинне утворення піонів. Коли енергія кожної частки стає менше деякого критичного значення (для повітря критична енергія складає близько 100 Мев), переважаючу роль починають грати втрати енергії на іонізацію атомів повітря і комптонівське розсія
План
Зміст
I. Відкриття і основні етапи дослідження космічних променів
II. Космічне випромінювання
ІІ.1 Сонячні космічні промені
II.2 Основні процеси, що визначають поширення сонячних космічних променів
III. Взаємодія космічних променів з речовиною
Висновок
Література
I. Відкриття і основні етапи дослідження космічних променів
Вывод
Космічні промені є цікавим явищем природи, і, як все в природі, воно тісно повязане з іншими процесами в зоряних обєктах, в нашій Галактиці, на Сонці, в гелиомагнітосфері і в атмосфері Землі. Людина вже багато що знає про космічні промені, але такі важливі питання, як причини прискорення космічних променів, у тому числі до настільки гігантських значень як E~1020ЕВ, хімічний склад КЛ при E>1014 ЕВ, кількісний опис процесів поширення часток в Галактиці і в навколосонячному просторі, прискорення часток в спалахах на Сонце і багато що інше залишаються доки невирішеними.
Дослідження космічного випромінювання привели свого часу до відкриття позитрона і ряду мезонів; детальне вивчення цих часток було проведене надалі за допомогою прискорювачів. Можна думати, що і в майбутньому вивчення, космічного випромінювання приноситиме коштовні дані про елементарні частки, особливо у звязку з використанням космічних лабораторій, що починається (супутників). Все більше зростає також роль космічного випромінювання як джерела астрофізичної інформації, тобто відомостей про процеси, що відбуваються в далеких областях Всесвіту, де випромінювання зароджується і поширюється.
