Космический луч
-
Открытие космических лучей
- Виктор Гесс открыл космические лучи в 1912 году.
- Гесс получил Нобелевскую премию по физике в 1936 году за это открытие.
-
Состав и энергия космических лучей
- Космические лучи состоят в основном из протонов и атомных ядер.
- Энергия космических лучей может достигать 3 × 1020 эВ.
- Большинство космических лучей имеют энергию около 300 МэВ.
-
История исследования
- В 1909 году Теодор Вульф обнаружил повышенный уровень радиации на вершине Эйфелевой башни.
- В 1911 году Доменико Пачини заметил изменения скорости ионизации над водой.
- В 1912 году Гесс измерил увеличение ионизации на высоте 5300 метров.
-
Идентификация и классификация
- В 1920-х годах Роберт Милликен ввел термин «космические лучи».
- В 1927 году Джейкоб Клей обнаружил, что космические лучи отклоняются геомагнитным полем.
- В 1930 году Бруно Росси предсказал эффект восток-запад, который позже был подтвержден.
-
Современные исследования
- В 2013 году данные телескопа Ферми показали, что космические лучи возникают из-за взрывов сверхновых звезд.
- В 2018 году активные ядра галактик также были обнаружены как источники космических лучей.
-
Практическое значение
- Космические лучи вызывают ионизацию атмосферы и могут быть опасны для микроэлектроники и жизни вне атмосферы.
- Исследования космических лучей продолжаются для понимания их природы и влияния на Землю.
-
История открытия космических лучей
- Пьер Оже обнаружил явление совпадения счетчиков в 1937 году.
- Сергей Вернов использовал радиозонды для измерения космических лучей в 1935 году.
- Хоми Бхабха и Уолтер Хайтлер объяснили образование космических лучей в 1937 году.
-
Распределение энергии космических лучей
- В 1954 году группа Росси измерила энергию и направления прихода космических лучей.
- В настоящее время проводится масштабный эксперимент «Проект Оже» для исследования свойств космических лучей.
-
Высокоэнергетические гамма-лучи
- В 1967 году на спутнике OSO-3 были обнаружены гамма-лучи с энергией >50 МэВ.
- Обсерватория Ферми подготовила карту гамма-излучения неба.
-
Модуляция космических лучей
- Солнечный цикл вызывает модуляцию космических лучей, регистрируемую нейтронными мониторами.
-
Источники космических лучей
- Первые предположения об источниках космических лучей были высказаны в 1934 году.
- В 2009 году было показано, что космические лучи исходят из места рядом с радиогалактикой Центавр А.
- В 2013 году сверхновые были определены как источник космических лучей.
-
Типы космических лучей
- Космические лучи делятся на галактические и внегалактические.
- Первичные космические лучи состоят из протонов и альфа-частиц, вторичные — из фотонов, адронов и лептонов.
-
Антиматерия в космических лучах
- Спутниковые эксперименты выявили наличие позитронов и антипротонов в космических лучах.
- Позитроны прибывают ненаправленно, что указывает на их ненаправленное происхождение.
-
Новые результаты в ЦЕРНе
- В сентябре 2014 года представлены новые данные о доле позитронов с энергией до 500 ГэВ.
- Доля позитронов достигает максимума около 16% при энергии 275 ± 32 ГэВ.
- Абсолютный поток позитронов падает до 500 ГэВ, но достигает максимума при более высоких энергиях.
-
Антипротоны и антигелий
- Антипротоны обладают более высокой средней энергией, чем протоны.
- Антигелий не обнаружен, верхний предел соотношения потоков антигелия и гелия установлен в 1,1 × 10-6.
-
Вторичные космические лучи
- Космические лучи сталкиваются с атомами и молекулами в атмосфере, образуя каскад частиц.
- Вторичные частицы продолжают движение по траекториям, близким к первоначальному пути первичной частицы.
- Типичные частицы: нейтроны, заряженные мезоны, мюоны, нейтрино.
-
Поток космических лучей
- Поток зависит от солнечного ветра, магнитного поля Земли и энергии космических лучей.
- Поток уменьшается с увеличением энергии, что затрудняет прямое обнаружение выше 1 ПэВ.
-
Методы обнаружения
- Прямое обнаружение: детекторы частиц на МКС, спутниках или воздушных шарах.
- Косвенное обнаружение: воздушные ливни с помощью детекторов частиц и электромагнитного излучения.
-
Прямое обнаружение
- Метод ядерных следов: листы пластика подвергаются воздействию космических лучей, ионизация измеряется.
- Метод используется для обнаружения ядер и космических лучей.
-
Косвенное обнаружение
- Обширные системы воздушного душа: детекторы частиц измеряют количество заряженных частиц.
- Массивы EAS активны более 90% времени, но менее эффективны в выделении фоновых эффектов.
- Детекторы воды/льда-Черенкова и камеры помутнения также используются.
-
Современные технологии
- КМОП-устройства в смартфонах предложены для обнаружения воздушных потоков.
- Эксперимент CRAYFIS и приложение CREDO привлекли интерес и поддержку научных учреждений.
-
Методы обнаружения космических лучей
- Воздушный телескоп Черенкова: обнаруживает космические лучи низкой энергии (<200 ГэВ) через черенковское излучение.
- Обнаружение света от флуоресценции азота: наиболее точный метод для высоких энергий.
- Обнаружение радиоволн: высокий рабочий цикл, улучшенная точность.
-
Эффекты космических лучей
- Ионизация молекул азота и кислорода, образование нестабильных изотопов.
- Поддержание уровня углерода-14 в атмосфере.
- Влияние на окружающую среду: фоновое излучение, увеличение с высотой.
-
Влияние на электронику
- Космические лучи вызывают «мягкие ошибки» в электронике.
- Intel предложила детектор космических лучей для защиты процессоров.
- Повреждение данных в системе управления полетом Airbus A330.
-
Значение для аэрокосмических путешествий
- Космические лучи представляют угрозу для электроники на космических аппаратах.
- Возможная миссия на Марс сопряжена с радиационным риском.
- Пассажиры и экипажи самолетов подвергаются воздействию космических лучей.
-
Роль в молниеносной
- Космические лучи участвуют в возникновении электрического пробоя при ударе молнии.
-
Предполагаемая роль в изменении климата
- Космические лучи могут быть ответственны за климатические изменения и массовые вымирания.
- Колебания солнечной активности могут влиять на скорость образования облаков.
-
Исследования и эксперименты
- Наземные и спутниковые системы для изучения космических лучей.
- Проекты, такие как ACE, Кассини-Гюйгенс, «Вояджер-1» и «Вояджер-2».
-
Воздействие радиации на центральную нервную систему
- Космическая радиация может негативно влиять на мозг
- Визуальные явления, связанные с космическими лучами
-
Радиоактивность окружающей среды
- Радиоактивность, естественно присутствующая в недрах Земли
-
Внегалактические космические лучи
- Частицы с очень высокой энергией, проникающие в Солнечную систему из-за пределов галактики Млечный Путь
-
Форбуш-уменьшение
- Уменьшение интенсивности космических лучей
-
Гилберт Джером Перлоу
- Американский физик, внесший вклад в изучение космических лучей
-
Угроза здоровью от космических лучей
- Ионизирующее излучение может вызывать рак во время космических полетов
-
Метр водного эквивалента
- Единица измерения в ядерной физике и физике элементарных частиц
-
Частица «О Боже»
- Космический луч сверхвысокой энергии, обнаруженный в 1991 году
-
Солнечные энергетические частицы
- Высокоэнергетические частицы Солнца
-
Визуализация трека в эксперименте Черенкова
- Метод визуализации треков космических лучей
-
Космический луч сверхвысокой энергии (UHECR)
- Частица космического излучения с кинетической энергией более 1 эВ
-
Рекомендации и дополнительные ссылки
- Список литературы и научных статей
- Внешние ссылки на научные ресурсы и новости