Kosmičko zračenje
From Wikipedia, the free encyclopedia
Kosmičko zračenje je emisija visokoenergetskih protona i atomskih jezgara koji se kreću kroz svemir gotovo brzinom svjetlosti. Potiču od Sunca, izvan Sunčevog sistema u njegovoj ,[1] udaljenim galaksijama.[2] Otkrio ih je Victor Hess 1912., u eksperimentima s balonima. Direktno mjerenje kosmičkih zraka, posebno pri nižim energijama, postalo je moguće od lansiranja prvih satelita, krajem 1950-ih. Detektori čestica, slični onima koji se koriste u nuklearnoj i fizici visokih energija, koriste se na satelitima i svemirskim sondama za istraživanje kosmičkih zraka.[3] Nakon udara sa Zemljinu atmosferu, kosmički zraci mogu proizvesti pljuskovi sekundarnih čestica koji ponekad dođu do površine. Podaci iz Fermi svemirskog teleskopa (2013)[4] protumačeni su kao dokaz da značajan dio primarnih kosmičkih zraka potiče od eksplozija zvijezda supernova.[5]Aktivna galaktička jezgra također proizvode kosmičke zrake, na osnovu zapažanja neutrino i gama-zraka iz blazara TXS 0506 + 056 u 2018.[6][7]
Izrazito brzi razvoj tehnike i instrumenata nakon Drugog svjetskog rata (usavršeni detektori, radio teleskopi, baloni i sateliti, elektronski uređaji) omogućio je daljnje istraživanje kosmičkog zračenja. Pritom su se prvenstveno proučavali uvjeti stvaranja primarnog zračenja tako visoke energije i visokoenergetski subatomski procesi, od kojih su mnogi prvi put opaženi upravo kod kosmičkog zračenja. Međutim, podrijetlo kosmičkog zračenja nije do danas potpuno razjašnjeno.
Kosmičko zračenje može biti primarno i sekundarno. Primarno zračenje, koje dolazi iz svemira do Zemljine atmosfere, sastoji se od atomskih jezgara. Većinu (oko 90%) čine protoni, zatim (oko 10%) helijeva jezgra, a tek neznatan dio ostala lahkea atomska jezgra elemenata do, uključivo, gvožđa. Energija primarnog zračenja doseže i do 1018 eV. Sekundarno kosmičko zračenje nastaje sudarom primarnog zračenja s jezgrima koja se nalaze u atmosferi. Takvim sudarima stvaraju se mezoni, hiperoni i različite nuklearne čestice, pa i radioizotopi elemenata, naprimjer ugljikov radioizotop 14C, nastao od dušika14N. Nabijeni π-mezoni pretvaraju se u stabilnije μ-mezone, koji čine glavninu sekundarnog zračenja na Zemljinoj površini. Neutralni π-mezoni pretvaraju se u γ-zrake, koje mogu dalje proizvesti parove elektron–pozitron, a ovi opet stvaraju nove visokoenergetske fotone, koji su izvor daljnjih parova elektron-pozitron. Tako nastaju kaskadne reakcije, koje su izvor takozvanih pljuskova kosmičkih zraka, koje je prvi opisao talijanski fizičar Bruno Rossi.