Все о космосе

Космические лучи

В первом десятилетии XX в. по­явились гипотезы о существо­вании некой формы корпускуляр­ной энергии космического проис­хождения. Появлению подобных предположений способствовали опыты, связанные с электропро­водностью газов. В лабораторных условиях было замечено, что элек­троскоп неизменно терял свой на­чальный заряд. Этот феномен мог иметь только одно объяснение, в связи с чем и была выдвинута ги­потеза о том, что не все частицы газов, присутствующих в окружаю­щем нас воздухе, являются элект­рически нейтральными. Некото­рые из них, судя по всему, ионизи­рованы. Проблема заключалась в том, чтобы понять механизм, вы­зывающий ионизацию воздуха. Сначала появилось мнение о ра­диоактивном эффекте элементов земной коры. Но оно не выдержа­ло критики после проведения опы­тов па высоте. Дело в том, что эле­ктроскопы теряли начальный за­ряд и при подъеме приборов на высоту, то есть при удалении от предполагаемого источника есте­ственной радиации.

В 1912 г. физики Гесс и Колхорстер приступили к целой серии экспериментов, поднимая аппаратуру на высоту (от 5 до 9 км) при помощи аэростата.

В результате экспериментов вы­яснилось, что скорость разряжения электроскопа возрастала при подъ­еме прибора на высоту более 1500 метров. Следующая гипотеза заклю­чалась в том, что процент иониза­ции атмосферы растет по мере подъема. Значит, существует некая форма ионизированной радиации в высоких слоях атмосферы, при­чем ее источник находится за пре­делами Земли. Эта радиация полу­чила название «космические лучи».

Что же такое космические лучи?

Итак, космические лучи были от­крыты. Ученые представляли их как наиболее проникающую среди существующих форм радиации. Первым выдвинул гипотезу о про­исхождении космических лучей английский ученый Милликан. По его мнению, космические лучи скорее всего состоят из энергети­ческих фотонов (гамма-лучей), ко­торые взаимодействуют с атмосфе­рой. Он считал, что эти фотоны обязаны своим появлением про­цессу ядерного распада межзвезд­ного газа. Эта версия существовала недолго. В 1929 г. немецкие ученые Бете и Колхорстер с помощью счетчика Гейгера-Мюллера пришли к выводу, что эта космическая ра­диация заряжается корпусколярно.

В тридцатые годы стали извест­ны опыты американского ученого Блеккетта и итальянского - Джузеппе Оккьялини.

Для проведения опытов они ис­пользовали специальные индика­торы и камеры, благодаря которым смогли доказать, что космические частицы имеют способность обра­зовывать «потоки» вторичных час­тиц. Об этом явно свидетельствовали оставленные следы. Прове­денные эксперименты подтверди­ли предположения, во-первых, о том, что взаимодействия осуще­ствляются и в высших слоях атмо­сферы, а во-вторых, о том, что есть два вида космической радиации - первичная и вторичная.

Первичная радиация

Космическая радиация пред­ставляет собой потоки быстрых заряженных частиц, на которые оказывают влияние магнитные но­ля, в том числе и земное. В резуль­тате действия частиц вокруг пашей планеты образуются зоны, в кото­рых плотность заряженных частиц значительно выше, чем в других местах, например в полосе ваи Ал-лена. Ученые проводили опыты о состоянии космических лучей в магнитном поле Земли и выясни­ли, что первичная космическая ра­диация включает в основном поло­жительно заряженные частицы. Ес­ли говорить более подробно, то это протоны (около Г87%), ядра атомов (начиная от водорода и ге­лия и до более тяжелых ядер) и по­зитроны. Есть и небольшой про­цент электронов и гамма-лучей.

Два последних компонента ско­рее всего являются вторичными образованиями. Они появляются в результате ядерного взаимодейст­вия космических частиц и газа межпланетного пространства.

Вторичная радиация

Попадая в атмосферу, частицы первичных космических лучей сталкиваются в ней с ядрами ато­мов, ее составляющих. В результате возникают потоки новых элемен­тарных частиц. Их называют вто­ричными космическими лучами. На уровне моря можно зафиксиро­вать лишь вторичную радиацию, следов первичных космических лучей практически нет на Земле. Когда ядро какого-либо элемента из атмосферы сталкивается с час­тицей первичных космических лу­чей, например, с протоном, возни­кают другие ядра, более радиоактивные, и другие частицы, среди которых можно отметить мюоны и мезоны. Они быстро устремля­ются вниз, излучая электроны, по­зитроны и нейтрино.

Происхождение космических лучей

До настоящего времени нет пол­ной ясности относительно места образования космических лучей. Может быть, это происходит не только в нашей Галактике, но и за ее пределами. До сих пор не уста­новлено направление падения кос­мических лучей, в связи с этим сложно определить и источник их появления. Наиболее вероятной гипотезой является их галактиче­ское, а не запредельное образо­вание.

Жанлука Ранцини