Kozmické lúče: najrýchlejší cestujúci vo vesmíre

Kozmické lúče znejú ako vesmírna hrozba ako sci-fi. Ukazuje sa, že v dostatočnom množstve sú. Na druhej strane cez nás každý deň prechádzajú kozmické lúče, bez toho, že by spôsobili nejakú škodu. Aké sú tieto záhadné kúsky kozmickej energie?

Termín „kozmický lúč“ sa týka vysokorýchlostných častíc, ktoré prechádzajú vesmírom. Sú všade. Šance sú veľmi dobré, že kozmické lúče prešli telom každého človeka v určitom čase alebo inom, najmä ak žijú vo vysokej nadmorskej výške alebo ak lietali v lietadle. Zem je dobre chránená proti všetkým okrem tých najaktívnejších z týchto lúčov, takže pre nás v našom každodennom živote nepredstavujú žiadne nebezpečenstvo.

Kozmické lúče poskytujú fascinujúce stopy k objektom a udalostiam inde vo vesmíre, ako sú úmrtia obrovských hviezd (zvané výbuchy supernovy) a aktivity na Slnku, takže ich astronómovia študujú pomocou vysokohorských balónov a vesmírnych prístrojov. Tento výskum poskytuje vzrušujúci nový pohľad na pôvod a vývoj hviezd a galaxií vo vesmíre.

Kozmické lúče sú nabité častice s vysokou energiou (zvyčajne protóny), ktoré sa pohybujú takmer takmer rýchlosť svetla. Niektoré pochádzajú zo Slnka (vo forme slnečných energetických častíc), zatiaľ čo iné sú vyhnané výbuchmi supernov a inými energetickými udalosťami v medzihviezdnom (a intergalaktickom) priestore. Keď sa kozmické lúče zrazia do zemskej atmosféry, vytvoria sprchy toho, čo sa nazýva „sekundárne častice“.

Existencia kozmického žiarenia je známa už viac ako storočie. Najprv ich našiel fyzik Victor Hess. V roku 1912 uviedol na palubu meteorologické balóny vysoko presné elektromery na meranie rýchlosti ionizácie atómov (to znamená, ako rýchlo a ako často sú atómy nabité) v horné vrstvy zemskej atmosféry. Objavil však, že miera ionizácie bola oveľa vyššia, čím vyššia bola atmosféra - objav, za ktorý neskôr získal Nobelovu cenu.

Toto lietalo tvárou v tvár konvenčnej múdrosti. Jeho prvým inštinktom, ako to vysvetliť, bolo to, že tento efekt vytvára nejaký slnečný jav. Po opakovaní experimentov počas zatmenia v blízkosti Slnka však dosiahol rovnaké výsledky a účinne vylúčil akýkoľvek slnečný pôvod. dospel k záveru, že v atmosfére musí existovať nejaké vnútorné elektrické pole, ktoré vytvára pozorovanú ionizáciu, hoci nedokázal odvodiť, aký je zdroj poľa bolo by.

Bolo to o viac ako desať rokov neskôr, keď bol fyzik Robert Millikan schopný dokázať, že elektrické pole v atmosfére pozorovanej Hessom bolo miesto toku fotónov a elektrónov. Tento jav nazval „kozmické lúče“ a tie prúdili cez našu atmosféru. Tiež určil, že tieto častice neboli zo Zeme alebo z blízkeho okolia Zeme, ale skôr pochádzali z hlbokého vesmíru. Ďalšou výzvou bolo zistiť, aké procesy alebo objekty ich mohli vytvárať.

Odvtedy vedci naďalej používajú vysokorýchlostné balóny, aby sa dostali nad atmosféru a odobrali viac týchto vysokorýchlostných častíc. Oblasť nad Antarktídou na južnom póle je obľúbeným štartovacím miestom a množstvo misií zhromaždilo viac informácií o kozmických lúčoch. V Národnom vedeckom balónovom zariadení sa každoročne nachádza niekoľko letov vybavených nástrojmi. „Počítadlá kozmického žiarenia“, ktoré nesú, merajú energiu kozmického žiarenia, ako aj ich smery a intenzitu.

Medzinárodná vesmírna stanicaobsahuje tiež prístroje, ktoré študujú vlastnosti kozmických lúčov, vrátane experimentu Kozmická energia a energia lúčov (CREAM). Po inštalácii v roku 2017 má trojročnú misiu zhromažďovať čo najviac údajov o týchto rýchlo sa pohybujúcich časticiach. CREAM sa vlastne začal ako balónový experiment a od roku 2004 do roku 2016 lietal sedemkrát.

Pretože kozmické lúče pozostávajú z nabitých častíc, ich dráhy sa môžu zmeniť akýmkoľvek magnetickým poľom, s ktorým príde do styku. Objekty ako hviezdy a planéty majú, samozrejme, magnetické polia, ale existujú aj medzihviezdne magnetické polia. Toto predpovedá, kde (a ako silné) sú magnetické polia mimoriadne ťažké. A keďže tieto magnetické polia pretrvávajú vo všetkých priestoroch, objavujú sa vo všetkých smeroch. Preto nie je prekvapujúce, že z nášho výhodného bodu tu na Zemi sa zdá, že kozmické lúče z jedného bodu vo vesmíre nevyzerajú.

Určenie zdroja kozmického žiarenia sa ukázalo byť ťažké po mnoho rokov. Existujú však určité predpoklady, ktoré možno predpokladať. Po prvé, povaha kozmických lúčov ako veľmi vysokoenergetických nabitých častíc znamenala, že sú produkované pomerne silnými činnosťami. Zdá sa, že pravdepodobnými kandidátmi sú udalosti, ako sú supernovy alebo regióny okolo čiernych dier. Slnko vyžaruje niečo podobné kozmickým lúčom vo forme vysoko energetických častíc.

V roku 1949 fyzik Enrico Fermi navrhol, že kozmické lúče boli jednoducho častice urýchľované magnetickými poľami v medzihviezdnych oblakoch plynu. A keďže potrebujete dosť veľké pole na vytvorenie kozmického žiarenia s najvyššou energetickou hodnotou, vedci začali pozerať na pravdepodobné zdroje pozostatky supernovy (a ďalšie veľké objekty vo vesmíre).

V júni 2008 NASA spustila a gama ďalekohľad známy ako Fermi - pomenované pre Enrico Fermi. zatiaľ čo Fermi je gama-ďalekohľad, jedným z jeho hlavných vedeckých cieľov bolo určiť pôvod kozmického žiarenia. V spojení s inými štúdiami kozmického žiarenia pomocou balónov a vesmírnych prístrojov sa astronómovia teraz pozerajú na zvyšky supernovy, a také exotické objekty, ako sú supermasívne čierne diery, ktoré sú zdrojom najsilnejších kozmických lúčov detegovaných tu Zeme.

• Kozmické lúče pochádzajú z celého vesmíru a môžu ich generovať také udalosti, ako sú výbuchy supernovy.
• Vysokorýchlostné častice sa generujú aj pri iných energetických udalostiach, napríklad pri kvasarových činnostiach.
• Slnko vysiela aj kozmické lúče vo forme alebo slnečných energetických častíc.
• Kozmické lúče možno na Zemi detegovať rôznymi spôsobmi. Niektoré múzeá majú ako exponáty detektory kozmického žiarenia.

• "Expozícia kozmickým lúčom." Rádioaktivita: Jód 131, www.radioactivity.eu.com/site/pages/Dose_Cosmic.htm.
• NASA, NASA, imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/cosmic_rays1.html.
• RSS, www.ep.ph.bham.ac.uk/general/outreach/SparkChamber/text2h.html.

Upravené a aktualizované používateľom Carolyn Collins Petersen.