Kosmické záření
Z Wikina
Kosmické záření nebo také kosmické paprsky jsou vysokoenergetické částice dopadající na Zemi z kosmického prostoru.
Obsah |
Vlastnosti kosmického záření
V záření jsou jádra všech prvků, elektrony a záření gama. Jako primární kosmické záření se označují částice před dopadem do atmosféry. Pohybují se vesmírem rychlostí blízkou rychlosti světla a jejich kinetická energie je srovnatelná nebo větší než jejich klidová energie. Jejich energie je větší než 100 MeV na jeden nukleon. Největší energie primární částice, která byla dosud naměřena, je 5 × 108 TeV. Největší detektory kosmického záření zachytí tak energetickou částici průměrně jednou do roka. Zachytit částice s ještě větší energií mohou detektory o větší ploše a po delší době.
Průnik záření na Zemi
Primární kosmické záření nepronikne v atmosféře hlouběji než zhruba do výšek 12–15 km. Jeho částice interagují v atmosféře s jádry kyslíku a dusíku a rozbíjejí je na nukleony (tzv. vypaření jádra) nebo větší odštěpky a z jeho energie navíc vznikají gama-fotony a (materializací) částice s odpovídajícími antičásticemi. Takto může vzniknout v atmosféře v nepatrném zlomku sekundy z jedné primární částice proud až několika milionů sekundárních částic a gama-fotonů, které pokračují v jejím původním směru. Energie primární částice se tak změní při průletu atmosférou ve spršku kosmického záření. Částice vzniklé v atmosféře tvoří sekundární kosmické záření.
Hustota záření
Hustota toku (intenzita) kosmického záření je velmi nízká. Největší je pro nízké energie (několik tisíc částic na 1 m2 za 1 s. Se vzrůstající energií tok klesá. Pro energie větší než 1018 eV se intenzita s energií téměř nemění. Tyto velice energetické částice jsou mimogalaktického původu. Primární částice s menší energií než 1018 eV vznikají v Galaxii. Jejich pohyb je natolik ovlivňován mezihvězdným magnetickým polem, že z jejich směru nelze určit místo vzniku. Kosmické záření je proto zcela izotropní, tzn. že ze všech směrů ho přichází stejná hustota toku. Ta je časově prakticky neproměnná. Nepatrně kolísá s jedenáctiletou periodou jen jeho nízkoenergetická složka do 50 GeV, která je ovlivňována slunečními erupcemi. V době maxima sluneční činnosti je nejnižší. V tu dobu je totiž nejsilnější meziplanetární magnetické pole, které zastiňuje Zemi před nízkoenergetickými kosmickými paprsky (s energiemi menšími nez 50 GeV).
V primárním kosmickém záření jsou zastoupena především jádra nejhojnějších prvků (viz chemické složení vesmíru). Nejvíce jsou zastoupeny protony, v menším množství elektrony, pozitrony, antiprotony, neutrina a gama-fotony.
Zdroj kosmických záření
Není dosud spolehlivě známo, kde ve vesmíru a jakým způsobem jsou částice kosmického záření urychlovány. Zdroj kosmických paprsků nelze identifikovat stejným způsobem jako u zdrojů elektromagnetického záření, kde směr dopadajícího paprsku udává přímo směr zdroje, který ho vyslal. Lorentzova síla, vyvolaná pohybem v mezihvězdném magnetickém poli, totiž zakřivuje dráhu nabitých elektronů a atomových jader natolik, že nelze určit, kde vznikly. Podle dnešních názorů získává kosmické záření svoji energii pomocí magnetických polí, především Fermiho urychlením, Swanovým mechanismem, v pulzarech, při výbuchu supernov, v aktivních galaktických jádrech. Je velmi pravděpodobné, že vydatným zdrojem kosmické záření mimo Galaxii jsou gama-záblesky - nejenergetičtější známý proces ve vesmíru vůbec.
Objevitel
Kosmické záření objevil v roce 1912 rakouský fyzik Viktor F. Hess (1883–1964) při balonovém výstupu v Ústí nad Labem. Protože intenzita tohoto ionizujícího záření přibývala s výškou, nazval je Höhenstrahlung (výškové záření). Za svůj objev dostal v roce 1936 Nobelovu cenu.
Mezihvězdný prostor
Kosmické záření v mezihvězdném prostoru vysílá synchrotronové záření na rádiových vlnách. Při srážkách s fotony reliktního záření jim částice kosmické záření předají část své energie (inverzní Comptonův jev). Obohacené fotony tvoří spojité pozadí gama. Při srážkách s jádry mezihvězdné hmoty dochází k tříštění atomových jader a ke vzniku lehkých odštěpků – jader deuteria, lithia, berylia a boru. Proto je v kosmické záření těchto lehkých jader zhruba milionkrát víc, než odpovídá chemickému složení vesmíru.
