Ғарыш сәулелері

Ғарыштық сәулелердің энергетикалық спектірі

Ғарыштық cәулелер– Жер бетіне Ғалам кеңістігінен келетін жоғары энергиялы тұрақты бөлшектер ағыны, сондай-ақ, осы бөлшектердің атмосферадағы атом ядроларымен өзара әсерлесу нәтижесінде пайда болған екінші реттік сәулелер.

Жалпы мәліметтер

Бөлшектерді тіркейтін құрал (1908 ж. Гейгер санағышы) ойлап табылғаннан кейін-ақ 1911 ж. ғарыштық сәулелер ашылды. Олар — әлем кеңістігінен Жерге келетін өте жоғары энергиялы (10²¹ эВ дейін) орнықты бөлшектердің ағыны және осы бөлшектердің атмосферадағы атом ядроларымен өзара әрекеттесуінен пайда болатын екінші ретті бөлшектер. Олардың құрамына барлық белгілі элементар бөлшектер кіреді. Цифрлар 1 с-та 1м² жерге түсетін бөлшектер санын көрсетеді. Суреттен бірінші ретті сәулелердің құрамына (≈90%) протондар, α-бөлшектер (≈7%) және басқа атом ядролары, сондай-ақ ауыр ядроларға дейін кіретіні көрініп тұр. Төтенше жаңа жұлдыздардағы жарылыс ғарыштық сәулелердің көзі болуы мүмкін. Қазіргі заманғы үдеткіштердегі зарядталған бөлшектердің энергиясы (10¹⁴эВ) әлем кеңістігінің алыс нүктелерінен келетін бөлшектердің энергиясынан (10²¹эВ) әлдеқайда аз.

Дегенмен ғарыштан келетін сәулелердің тығыздығы үдеткіштерден алынатын бөлшектер ағынының тығыздығынан көптеген есе аз. Сондықтан ол бөлшектердің басқа бөлшектермен немесе атом ядроларымен соқтығысу ықтималдығы үдеткіштен алынған бөлшектерге қарағанда сирек. Осындай соқтығысулар кезінде бұрын белгісіз жаңа элементар бөлшектер пайда болады. Бұл жағдайға қарамастан ғалымдар әлі де көп уақытқа дейін өздерінің зерттеулерінде жоғары энергиялы ғарыштық сәулелерді (бөлшектерді) пайдалана береді. Жаңа элементар бөлшектердің барлығы жайлы теориялық болжам. Бірінші рет 1927 ж кванттық физиканың теңдеулерін талдау кезінде ағылшын физигі П . Дирак бірінші антибөлшек — позитронның болуы туралы болжам айтқан. 1932 ж. Вильсон камерасының көмегімен алынған фотосуреттерді талдап, американ физигі Карл Дейвид Андерсон суреттердің біреуінен қарама-қарсы бағытта қозғалған екі бөлшектің қисайған ізін (трек) байқаған. Әрі карай зерттеулердің нәтижесінде γ-квант ауыр ядромен әрекеттескенде позитрон пайда болатыны және оның үнемі электронмен қатар пайда болатыны анықталған.

Бірінші рет электромагниттік өрістің затқа түрленетіні эксперимент жүзінде осылайша дәлелденді. Энергияның сақталу заңы бойынша, ұшып келген ү-кванттың энергиясы Е= hν тыныштықтағы электрон мен позитронның массасына ауысады. Минималды hν энергия электронды- позитрондық жұпты құруға қажет, ол 2 m₀с²-ге тең. Вакуумде позитрон (электрон сияқты) орнықты, дегенмен заттың ішінде электрондардың біреуіне тартылады және кері процесс — аннигиляцияның нәтижесінде, энергияның және импульстің сақталу заңына сәйкес екі немесе үш ү-квант пайда болады. Сонымен, "біздің әлемдегі" әрбір бөлшек (фотоннан басқасы) антибөлшекке ие.

1955 ж. эксперимент жүзінде антипротон, 1956 ж. антинейтрон, 1969 ж. аз мөлшерде антигелий атомдары, яғни антизат алынды. Антизаттан тұратын жүлдыздар мен планеталар бар ма? Бұл сұраққа дәл бүгін бір мәнді жауап беруге болмайды.

Түпсіз ғарыш кеңістігіндегі жұлдыздардан Жер бетіне әр секунд сайын энергиясы 30 • 10 7 Дж/м² жарық кванттары түседі. Сонымен қатар көзге көрінбейтін сәулелер есебінен де әр секундта ғарыштан қосымша 40 • 10 ' Дж/м2 энергия келеді. Көзге көрінетін ақ жарық энергиясынан да мол энергияға ие бұл сәулелер, негізінен, протондар мен а-бөлшектердің ағыны болып табылады.

Әлем кеңістігінен келетін энергиясы аса үлкен бөлшектерді варыш сәулелері дейді. Олардың сипатын (массасы мен заряд таңбасын) көпіршікті камерада немесе қалың қабатты фотопластинкаларда қалдырған тректері (іздері) арқылы эксперимент жүзінде анықтайды.

Ғарыш сәулелері жоғары энергиялы бөлшектер болып табылады. Сондықтан қазіргі алып үдеткіштерді салғанға дейін олар микроәлемнің құрылымын анықтауда, макроәлемнің даму сырын ұғуда зор пайдасын тигізді, әлі де тигізе береді.

Дереккөздер

Ортаққорда бұған қатысты медиа файлдар бар: Category:Cosmic rays