Состав космических лучей с энергиями

Состав космических лучей с энергиями s > 2,5 ГэВ/нуклон

Космические лучи — элементарные частицы и ядра атомов, движущиеся с высокими энергиями в космическом пространстве.

Физика космических лучей изучает:

·         процессы, приводящие к возникновению и ускорению космических лучей;

·         частицы космических лучей, их природу и свойства;

·         явления, вызванные частицами космических лучей в космическом пространстве, атмосфере Земли и планет.

Изучение потоков высокоэнергетичных заряженных и нейтральных космических частиц, попадающих на границу атмосферы Земли, является важнейшими экспериментальными задачами.

Классификация по происхождению космических лучей:

·         вне нашей Галактики

·         в Галактике

·         на Солнце

·         в межпланетном пространстве

Первичными принято называть внегалактические и галактические лучи. Вторичными принято называть потоки частиц, проходящие и трансформирующиеся в атмосфере Земли.

Космические лучи являются составляющей естественной радиации (фоновой радиации) на поверхности Земли и в атмосфере.

До развития ускорительной техники космические лучи служили единственным источником элементарных частиц высокой энергии. Так, позитрон и мюон были впервые найдены в космических лучах.

Энергетический спектр космических лучей на 43 % состоит из энергии протонов, ещё на 23 % — из энергии гелия (альфа-частиц) и 34 % энергии, переносимой остальными частицами.

По количеству частиц космические лучи на 92 % состоят из протонов, на 6 % — из ядер гелия, около 1 % составляют более тяжелые элементы, и около 1 % приходится на электроны. При изучении источников космических лучей вне Солнечной системы протонно-ядерная компонента в основном обнаруживается по создаваемому ею потоку гамма-лучей орбитальными гамма-телескопами, а электронная компонента — по порождаемому ею синхротронному излучению, которое приходится на радиодиапазон (в частности, на метровые волны — при излучении в магнитном поле межзвёздной среды), а при сильных магнитных полях в районе источника космических лучей — и на более высокочастотные диапазоны. Поэтому электронная компонента может обнаруживаться и наземными астрономическими инструментами.

Традиционно частицы, наблюдаемые в КЛ, делят на следующие группы: (соответственно, протоны, альфа-частицы, легкие, средние, тяжелые и сверхтяжелые). Особенностью химического состава первичного космического излучения является аномально высокое (в несколько тысяч раз) содержание ядер группы L (литий, бериллий, бор) по сравнению с составом звёзд и межзвёздного газа. Данное явление объясняется тем, что механизм генерации космических частиц в первую очередь ускоряет тяжелые ядра, которые при взаимодействии с протонами межзвёздной среды распадаются на более лёгкие ядра. Данное предположение подтверждается тем, что КЛ обладают очень высокой степенью изотропии.

 

 

Состав космических лучей - частицы, заряд ядра, средняя атомная масса, интенсивность, число частиц, число ядер на 10 тыс. протонов:

Частицы

Заряд ядра

Средняя атомная масса

Интенсивность, число частиц/ 2•с•стер)

Число ядер на 10 тыс. протонов

в космических лучах

в среднем во Вселенной

Протоны

1

1

1300

10 000

10 000

Ядра гелия

2

4

94

720

1600

«Лёгкие» ядра

3-5

10

2,0

15

10-4

«Средние» ядра

6-9

14

6,7

52

14

«Тяжёлые» ядра

>10

31

2,0

15

6

«Очень тяжёлые» ядра

>20

51

0,5

4

0,06

«Самые тяжёлые» ядра

>30

100

?10-4

?10-3

7*10-4

Электроны

1

1/1836

13

100

10 000


← Назад в раздел