Kozmick iarenie Zuzana Brkov o je kozmick iarenie

Kozmické žiarenie Zuzana Brťková

Čo je kozmické žiarenie? Kozmické žiarenie je prúd vysoko energetických častíc, ktoré vznikajú predovšetkým mimo slnečnej sústavy. Tieto môžu produkovať sprchy sekundárnych častíc, ktoré prenikajú a vplývajú na zemskú atmosféru a niekedy dokonca aj povrch Zeme. Skladá sa prevažne z vysoko energetických protónov a atómových jadier.

Z histórie. . . • 1909 - Theodor Wulf vyvinul elektrometer, zariadenie na meranie rýchlosti tvorby iónov v hermeticky uzavretej nádobe, ktorým dokázal vyššiu úroveň žiarenia na vrchole Eiffelovej veže než na jej základni. Avšak, jeho zistenia publikované v nemeckom fyzikálnom časopise Physikalische Zeitschrift boli prevažne neakceptované. • 1911 Domenico Pacini uskutočnil merania ionizačnej rýchlosti nad jazerom, nad morom a v hĺbke 3 metre pod hladinou. Dospel k záveru, že ionizácia pod vodou je výrazne nižšia ako na morskej hladine, čo preukázalo, že určitá časť ionizácie musí mať svoj pôvod v iných zdrojoch, ako je rádioaktivita Zeme

Z histórie. . . • Victor Franz Hess - pokúšal sa dovtedy známe poznatky dokázať pomocou experimentov počas letov v balónoch naplnených vodíkom do výšky približne 5300 metrov. Pri experimente Hess zistil, že intenzita žiarenia s výškou neklesá, ale naopak stúpa. Z toho odvodil, že pôvod neznámeho žiarenia je vo vesmíre a nie pod zemou. Výsledky jeho experimentov potvrdil neskôr aj Werner Kolhörster svojím meraním ionizačnej rýchlosti vo výške 9 km.

Z histórie. . . Závislosť ionizácie vzduchu na nadmorskej výške, nameraná Kolhörsterom v roku 1913 a 1914. Ionizácia klesá až do cca. 700 m, potom rastie na pôvodnú úroveň v 1500 m a vyššie (Kolhörster, 1919)

Typy kozmického žiarenia • Primárne kozmické žiarenie pozostáva z 99% z protónov a alfa častíc, zvyšné 1% tvoria ťažšie jadrá a extrémne malé množstvo pozitrónov a antiprotónov. Primárne kozmické žiarenie vzniká mimo našej slnečnej sústavy a niekedy dokonca mimo Mliečnej dráhy. Pri interakcii zo zemskou atmosférou sa mení na sekundárne častice. • Sekundárne kozmické žiarenie, spôsobené rozpadom primárneho kozmického žiarenia pri kontakte zo zemskou atmosférou, zahŕňa neutróny, pióny, pozitróny a mióny. Sekundárne kozmické žiarenie môžeme rozdeliť podľa schopnosti prenikať materiálom. Tvrdá zložka je tvorená hlavne miónmi s energiou až 600 Me. V, neporovnateľne menej je v nej protónov a piónov s veľmi vysokou energiou. Mäkkú zložku tvoria elektróny, pozitróny, fotóny a tiež protóny s nižšou energiou.

Kozmické žiarenie a magnetosféra • Ak prichádzajúci protón kozmického žiarenia má veľmi vysokú energiu, bude putovať takmer po priamke dolu do atmosféry. • Ak má príliš malú energiu. • Častice so strednými energiami dosahujú atmosféru po zakrivených dráhach. Zakrivenie je silnejšie, čím nižšia je energia - až po geomagnetické odrezanie E 0 , kedy už žiadne častice nezískajú prístup do atmosféry

Kaskáda kozmického žiarenia Pri zrážke dopadajúcej častice kozmického žiarenia s atómom alebo molekulou vzduchu sa vyprodukuje veľa sekundárnych častíc. Ak to je ťažký ión, bude rozbitý na ľahšie jadrá, protóny alebo neutróny. Všetky tieto častice sa naďalej pohybujú smerom nadol a môžu opäť reagovať s ďalšími molekulami vzduchu, ak majú dostatok energie. To vytvára kaskádu kozmického žiarenia.

Kaskáda kozmického žiarenia

Kaskáda kozmického žiarenia • Medzi častice vyprodukované vplyvom primárneho kozmického žiarenia patria nabité (π± ) a neutrálne (π0) pióny, teda napr. častice s hmotnosťou medzi elektrónom a protónom. Tieto častice sú nestabilné: neutrálne pióny sa rozpadajú na fotóny gama žiarenia(γ), ktoré môžu produkovať elektrón-pozitrónové páry (e±); nabité pióny sa rozpadajú na mióny (μ±), ktoré môžu tiež produkovať elektróny a pozitróny. Niektoré mióny podstúpia jadrové interakcie a produkujú neutróny (n). • Ďalšia časť reakcií vytvára rýchle nukleóny, neutróny (N) a protóny (P), so širokým energetickým spektrom, ktoré sa rozširuje až k energiám dopadajúceho nukleónu. Ak majú dostatočnú energiu, môžu interagovať s inými jadrami atmosféry. Pri každej reakcii sa vytvárajú taktiež odparené nukleóny, neutróny (n) ako aj protóny (p - malé písmená, aby bolo zreteľné, že tieto častice majú pomerne nízke energie), s energiou niekoľko Me. V.

Výskum a meranie • Pozemné detektory • Miónové detektory • Podzemné miónové experimenty • Čerenkovove detektory • Balónové detektory

Výskum a meranie • Observatórium Pierra Augera - deteguje spŕšky sekundárnych častíc po interakcii s molekulami a atómami vzduchu. Sekundárne častice sa registrujú v 1 600 Čerenkovových detektoroch umiestnených v mriežke 1, 5 km od seba a 24 špeciálnymi teleskopmi, ktoré snímajú ultrafialovú fluorescenciu vzduchu pri prelete nabitých častíc. Detekčné aparatúry sú rozmiestnené na celkovej ploche 3 000 km 2. • Lomnický štít – už viac než 30 rokov, využívajú osemdetektorový neutrónový monitor NM 64

Ďakujem za pozornosť