Promienie Kosmiczne.pdf
(
249 KB
)
Pobierz
Promienie kosmiczne
Promienie kosmiczne
ûadne inne czstki nie nios tyle energii.
Cho ich rd¸o jest nieznane,
moýe znajdowa si« stosunkowo blisko
James W. Cronin, Thomas K. Gaisser i Simon P. Swordy
sk atmosfer« wpada subatomo-
wa czstka o takiej energii jak ka-
mieÄ wrzucony do studni. Wynika z tego, ýe
gdzieæ we Wszechæwiecie s si¸y zdolne
przekaza pojedynczemu protonowi ener-
gi« 100 mln razy wi«ksz niý osigana przez
najpot«ýniejsze akceleratory ziemskie. Gdzie
i w jaki sposb?
Pytania te absorbowa¸y umys¸y fizykw
od odkrycia promieni kosmicznych w 1912
roku (chociaý wiemy juý, ýe twory, o ktrych
mowa, s czstkami, nadal nazywamy je
ãpromieniamiÓ). W oærodku mi«dzygwiaz-
dowym wyst«puj jdra atomw wszystkich
pierwiastkw z tablicy okresowej; porusza-
j si« one pod wp¸ywem pl elektrycznych
i magnetycznych. Gdyby nie by¸o atmosfe-
ry ziemskiej, promienie kosmiczne zagraýa-
¸yby w znacznym stopniu naszemu zdrowiu;
ludzie ýyjcy w grach lub cz«sto podrýu-
jcy samolotami otrzymuj mierzalne, do-
datkowe dawki promieniowania.
By moýe najbardziej rzuca si« w oczy fakt,
ýe naukowcy do tej pory nie odkryli natural-
nego kraÄca widma promieniowania ko-
smicznego. Wi«kszoæ znanych rde¸ na¸a-
dowanych czstek Ð takich jak S¸oÄce z jego
wiatrem s¸onecznym Ð charakteryzuje si«
pewn wartoæci graniczn energii; rd¸a te
po prostu nie wytwarzaj czstek o energiach
powyýej tej granicy. Promienie kosmiczne
natomiast si« pojawiaj, aczkolwiek w coraz
mniejszej iloæci, przy tak wysokich energiach,
jakie tylko astrofizycy potrafi zmierzy. Da-
ne koÄcz si« na poziomie 300 mld razy wi«k-
szym od energii spoczynkowej protonu, gdyý
obecnie nie ma detektora tak ogromnego, by
zdo¸a¸ zarejestrowa bardzo ma¸ liczb« cz-
stek o wyýszych energiach.
Niemniej w odst«pach kilkuletnich obser-
wowano dowody istnienia promieni kosmicz-
nych o skrajnie wysokich energiach; czstki te,
trafiajc do atmosfery, tworzy¸y niezliczone
czstki wtrne (¸atwiejsze do wykrycia). Na
przyk¸ad 15 padziernika 1991 roku obser-
watorium promieniowania kosmicznego na
pustyni Utah zarejestrowa¸o p«k czstek wtr-
nych, pochodzcych od promienia kosmicz-
nego o energii 50 J (3 x 10
20
eV). StrumieÄ
promieniowania kosmicznego malejcy ze
wzrostem energii powinien, zbliýajc si« do
poziomu 10
16
eV, zanikn, ale tak si« nie dzie-
je, co sugeruje, ýe mechanizm odpowiedzial-
ny za powstawanie promieni kosmicznych
o skrajnie wysokich energiach jest inny niý
produkujcy promieniowanie o energiach
bardziej umiarkowanych.
W 1960 roku Bernard Peters z Tata Insti-
tute w Bombaju wysun¸ hipotez«, ýe pro-
mienie kosmiczne o niýszej energii powsta-
j przewaýnie w naszej Galaktyce, podczas
gdy te o wyýszej energii pochodz z odle-
glejszych rde¸. Sk¸oni¸a go do tego obser-
wacja, ýe na przyk¸ad tor protonu naleý-
cego do promieni kosmicznych o energii
ponad 10
19
eV nie mg¸by zosta znaczco
odchylony przez ýadne z pl magnetycz-
nych generowanych przez Galaktyk«, tak
wi«c powinien by mniej wi«cej prostoli-
niowy. Jeýeli takie czstki pochodzi¸yby
z g¸«bi naszej Galaktyki, moglibyæmy si«
spodziewa rýnej ich liczby z rýnych kie-
runkw, poniewaý Droga Mleczna nie ota-
cza nas symetrycznie. Rozk¸ad ten jest w za-
sadzie izotropowy, tak jak w przypadku
promieni o niýszych energiach, ktrych kie-
runki s rozproszone.
Promienie kosmiczne
Ð jdra atomowe w«drujce
z podæwietln pr«dkoæci Ð
przemierzaj dziwaczny,
skrcony relatywistycznie
kosmos, zanim uderz w jdra
atomw gazu atmosferycznego
wysoko nad Ziemi.
Znaczna cz«æ energii zostaje
przekszta¸cona w materi« Ð
subatomowe czstki
takie jak miony, ktre z kolei
zderzaj si« gwa¸townie
z innymi atomami w atmosferze,
tworzc ãp«k atmosferycznyÓ.
Emitowane jest takýe
promieniowanie
Supernowe jako pompy
Z tych niepewnych wnioskw wynika, jak
niewiele wiemy o pochodzeniu promieni kos-
micznych. Astrofizycy dysponuj wiarygod-
nymi modelami ich powstawania, ale nie
znaj ostatecznych odpowiedzi. O tym sta-
nie rzeczy decyduje zapewne niewyobraýal-
na prawie rýnica mi«dzy warunkami pa-
nujcymi na Ziemi i w obszarach, gdzie rodz
si« promienie kosmiczne. W przestrzeni mi«-
dzygwiazdowej w centymetrze szeæciennym
wyst«puje mniej wi«cej jeden atom, co jest
g«stoæci o wiele niýsz niý w najlepszej
sztucznej prýni, jak potrafimy wytworzy.
Ponadto obszary te s wype¸nione rozleg¸y-
mi polami elektrycznymi i magnetycznymi,
powizanymi æciæle z rozproszon popula-
cj na¸adowanych czstek Ð jeszcze mniej licz-
nych od atomw neutralnych.
Oærodkowi takiemu daleko do oazy spo-
koju, jakiej moglibyæmy si« spodziewa: ni-
skie g«stoæci pozwalaj si¸om elektrycznym
~
.
36 å
WIAT
N
AUKI
Marzec 1997
M
niej wi«cej co sekund« w ziem-
ûycie promienia kosmicznego
Czstki na pocztkowym etapie
rozwoju kaskady poruszaj si«
tak szybko, ýe przewyýszaj
w rozrzedzonych grnych
warstwach atmosfery pr«dkoæ
æwiat¸a (nieznacznie niýsz
niý pr«dkoæ æwiat¸a w prýni),
i dlatego emituj promieniowanie
Czerenkowa Ð odpowiednik
optyczny huku powstajcego
przy przekraczaniu bariery dwi«ku.
Gdy czstki powsta¸e w wyniku pocztkowego
zderzenia wpadn na jdra atomowe atmosfery,
kosztem ich energii mog powsta inne czstki
oraz wysokoenergetyczne promieniowanie.
Z zasady zachowania p«du wynika, ýe wi«kszoæ
wykreowanej materii porusza si« w tym samym
kierunku, co pocztkowy promieÄ kosmiczny,
natomiast fotony mog by w zasadzie
emitowane we wszystkich kierunkach.
Miony i inne resztki na koÄcu p«ku
atmosferycznego rozproszy¸y juý swoj
energi« na tyle, ýe ich oddzia¸ywanie
z atmosfer generuje g¸wnie promieniowanie
ultrafioletowe, powstajce w wyniku zniszczenia
pow¸ok elektronowych w atomach. åwiat¸o to
moýe by wykrywane przez czu¸e fotomnoýniki.
W przypadku szczeglnie wysokiej energii
niektre czstki p«ku osigaj poziom gruntu
i tam rwnieý mog zosta wykryte.
å
WIAT
N
AUKI
Marzec 1997
37
PROMIEÁ KOSMICZNY moýe zosta, jak
si« przypuszcza, przyspieszony w wyniku
wybuchu supernowej. Astrofizycy wysun«-
li hipotez«, ýe jdra atomowe, przechodzc
przez front fali uderzeniowej supernowej,
pobieraj energi« z turbulentnych pl ma-
gnetycznych osadzonych w fali. Tor czst-
ki moýe by tak odchylany, ýe przechodzi
ona przez front fali setki, a nawet tysice ra-
zy, pobierajc za kaýdym razem coraz wi«-
cej energii, aý wylatuje jako promieÄ ko-
smiczny. Wi«kszoæ czstek porusza si« po
torach dajcych stosunkowo s¸abe przyspie-
szenia, co odpowiada oglnemu kszta¸towi
widma energetycznego promieniowania ko-
smicznego
(skrajnie z prawej)
, ktre opada
przy wyýszych energiach. Z wygi«cia krzy-
wej (ãkolankaÓ) wynika, ýe wi«kszoæ cz-
stek jest przyspieszana przez mechanizm
dostarczajcy nie wi«cej niý 10
15
eV energii.
Nadmiar czstek o skrajnie wysokich ener-
giach æwiadczy o wyst«powaniu dodatko-
wego ich rd¸a, ktrego natura nie zosta¸a
jeszcze poznana.
PROMIEÁ
KOSMICZNY
JDRA ATOMOWE
OåRODKA MI¢DZYGWIAZDOWEGO
FRONT FALI
UDERZENIOWEJ
SUPERNOWA
i magnetycznym dzia¸a na wielkie od-
leg¸oæci i przez d¸ugi czas, co w przypad-
ku materii o g«stoæci ziemskiej zosta¸oby
bardzo szybko st¸umione. PrzestrzeÄ mi«-
dzygwiazdowa jest zatem wype¸niona
turbulentn wysokoenergetyczn plazm
cz«æciowo zjonizowanego gazu, znajdu-
jcego si« w stanie gwa¸townej aktywno-
æci. Ruch ten cz«sto trudno zaobserwo-
wa w skali czasowej dost«pnej cz¸owie-
kowi, odleg¸oæci astronomiczne s bo-
wiem ogromne; niemniej te same odle-
g¸oæci pozwalaj nawet umiarkowanym
si¸om na imponujce wzmocnienie. Przez
ziemski akcelerator czstka przemkn«¸a-
by w kilka mikrosekund, natomiast w je-
go kosmicznym odpowiedniku moýe
sp«dzi lata, a nawet tysiclecia. (Na ska-
le czasowe maj dodatkowy wp¸yw nie-
zwyk¸e, zniekszta¸cone relatywistycznie
uk¸ady, w ktrych poruszaj si« czstki
promieniowania kosmicznego o skrajnie
wysokich energiach. Jeæli moglibyæmy
obserwowa tak czstk« przez 10 tys.
lat, to z jej punktu widzenia okres ten
odpowiada¸by zaledwie sekundzie.)
Astronomowie juý od dawna rozwa-
ýali moýliwoæ, ýe wi«kszoæ galaktycz-
nego promieniowania kosmicznego Ð
o energii poniýej mniej wi«cej 10
16
eV Ð
nie powstaje podczas wybuchu super-
nowych. Hipoteza ta narzuca¸a si«
wprost, skoro moc potrzebna do utrzy-
mania na obserwowanym poziomie za-
pasu jder promieniowania kosmiczne-
POROZRYWANE
LINIE SIü
POLA MAGNETYCZNEGO
go w Drodze Mlecznej jest tylko niewie-
le mniejsza niý ærednia energia kinetycz-
na dostarczana oærodkowi galaktyczne-
mu w trzech wybuchach supernowych,
do ktrych dochodzi w kaýdym stule-
ciu. Niewiele jest Ð jeýeli w ogle istnie-
j Ð innych rde¸ takiej energii w na-
szej Galaktyce.
Gdy zapada si« gwiazda o duýej ma-
sie, jej zewn«trzne cz«æci eksploduj,
osigajc pr«dkoæ ponad 10 000 km/s.
Podobna iloæ energii jest wyzwalana
podczas ca¸kowitego rozpadu bia¸ego
kar¸a w wybuchu termojdrowym.
W obydwu typach supernowych wyrzu-
cana materia rozprasza si« z pr«dkoæci
naddwi«kow, powodujc w otacza-
jcym j oærodku powstanie silnej fali
uderzeniowej. Przypuszcza si«, ýe takie
fale uderzeniowe przyspieszaj jdra ma-
terii, przez ktr przechodz, przekszta¸-
cajc je w promienie kosmiczne. Ponie-
waý promienie kosmiczne s na¸ado-
wane, poruszaj si« w mi«dzygwiazdo-
wych polach magnetycznych po skom-
plikowanych torach. W wyniku tego ich
kierunki obserwowane z Ziemi nie do-
starczaj ýadnej informacji o po¸oýeniu
pierwotnych rde¸.
Przypatrujc si« promieniowaniu syn-
chrotronowemu, zwizanemu czasem
z pozosta¸oæciami po supernowych, na-
DETEKTOR P¢KU ATMOSFERYCZNEGO
poszukuje æladw promieni kosmicznych
w grnych warstwach atmosfery. Fotodetek-
tory mog æledzi b¸yski æwiat¸a powodo-
wane przez czstki oddzia¸ujce z czstecz-
kami powietrza i okreæla energi« oraz
prawdopodobn toýsamoæ dochodzcych
promieni. Detektor FlyÕs Eye
(z prawej na
zbliýeniu)
usytuowany jest w Utah.
38 å
WIAT
N
AUKI
Marzec 1997
JEDNA CZSTKA
NA METR KWADRATOWY
NA SEKUND¢
niu od promieniowania dochodzce-
go z wn«trza pozosta¸oæci promienio-
wanie rentgenowskie otoczki wyka-
zuje cechy charakterystyczne promie-
niowania synchrotronowego. Astrofi-
zycy wywnioskowali z tego, ýe elektro-
ny by¸y tam przyspieszane aý do ener-
gii 10
14
eV (100 TeV).
Detektor EGRET, umieszczony na po-
k¸adzie
Compton Gamma Ray Observatory
,
zosta¸ uýyty do badania punktowych
rde¸ promieniowania
mi atmosfery ziemskiej, gdy powstaje
p«k czstek wtrnych. Aby wi«c upew-
ni si« co do sk¸adu chemicznego pro-
mieni kosmicznych, naleýy przeprowa-
dzi pomiar, zanim jeszcze wejd one
w g«ste warstwy atmosfery. Niestety, za-
rejestrowanie 100 promieni kosmicznych
o energiach bliskich 10
14
eV wymaga od
detektora o powierzchni 10 m
2
dzia¸ania
na orbicie przez trzy lata. Typowe cza-
sy ekspozycji s obecnie rwnowaýne
mniej wi«cej 3 dniom na 1 m
2
detektora.
Naukowcy staraj si« rozwiza ten
problem za pomoc pewnych pomys¸o-
wych eksperymentw. Na przyk¸ad
w NASA zosta¸a rozwini«ta technologia
utrzymywania duýych ¸adunkw (o wa-
dze oko¸o trzech ton) przez wiele dni na
balonach pozostajcych na duýych wy-
sokoæciach. Koszty takich eksperymen-
tw stanowi niewielk cz«æ kosztw
detektora tej klasy umieszczonego na
satelicie. Najbardziej udane loty tego ty-
pu odby¸y si« na Antarktydzie, gdzie
wiatry w grnych warstwach atmosfery
zataczaj niemal idealny okrg wok¸
bieguna po¸udniowego.
Balon wypuszczony w McMurdo
Sound na wybrzeýu Antarktydy prze-
w«druje po zamkni«tej p«tli o prawie
sta¸ym promieniu wok¸ bieguna i po-
wrci w koÄcu w pobliýe miejsca, skd
zosta¸ wys¸any. Niektre z balonw
okrýy¸y kontynent w cigu 10 dni.
Swordy wsp¸pracuje z Dietrichem Ml-
lerem i Peterem Meyerem z University of
Chicago nad budow detektora o po-
wierzchni 10 m
2
mogcego dokona w
czasie takiego lotu pomiarw ci«ýkich
jder promieniowania kosmicznego, kt-
rych energia dochodzi do 10
15
eV. Do-
k¸adaj rwnieý staraÄ, by wyd¸uýy
czas ekspozycji do oko¸o 100 dni, orga-
nizujc podobne loty bliýej rwnika.
JEDNA CZSTKA
NA METR KWADRATOWY
NA ROK
KOLANKO
JEDNA CZSTKA
NA KILOMETR
KWADRATOWY
NA ROK
utoýsamia-
nych z pozosta¸oæciami po supernowych.
Obserwowane nat«ýenia promieniowa-
nia i ich widma (aý do miliarda elektro-
nowoltw) wskazuj, ýe pochodzi ono
z rozpadu czstek zwanych pionami
neutralnymi, ktre mog¸yby powstawa
w efekcie zderzenia promieni kosmicz-
nych stanowicych resztki eksplodu-
jcej gwiazdy z otaczajcym j gazem
mi«dzygwiazdowym. Interesujce jest
jednak to, ýe poszukiwania przedsi«-
wzi«te w naziemnym Whipple Observa-
tory w zakresie promieni
10
10
10
12
10
14
10
16
10
18
10
20
ENERGIA (ELEKTRONOWOLTY)
ukowcy znaleli bardziej bezpoærednie
dowody wyst«powania supernowych
w roli akceleratorw. Promieniowanie
synchrotronowe jest charakterystyczne
dla elektronw o wysokiej energii, poru-
szajcych si« w intensywnym polu ma-
gnetycznym, ktre mog¸oby dzia¸a ja-
ko akcelerator promieni kosmicznych,
a pojawianie si« w niektrych pozosta-
¸oæciach po supernowych synchrotro-
nowego promieniowania rentgenow-
skiego æwiadczy o szczeglnie wysokich
energiach. (W urzdzeniach ziemskich
emisja synchrotronowa ogranicza ener-
gi« czstek, poniewaý tempo jej wy-
æwiecania wzrasta wraz z pr«dkoæci
czstki. W pewnym momencie energia
w postaci promieniowania uchodzi z
przyspieszanej czstki w takim tempie,
w jakim jest do niej dostarczana.) Ostat-
nio japoÄski satelita przeznaczony do
obserwacji promieniowania rentgenow-
skiego
ASCA
wykona¸ zdj«cia otoczki
supernowej z 1006 roku. W odrýnie-
o duýo wyý-
szych energiach, pochodzcych w kilku
przypadkach z tych samych pozosta¸o-
æci po supernowych, nie doprowadzi¸y
do stwierdzenia sygna¸w na takim po-
ziomie, jakiego naleýa¸o si« spodziewa,
gdyby wybuchy przyspiesza¸y czstki
do energii 10
14
eV lub wyýszych.
Dodatkowo sprawdzamy zwizek
mi«dzy promieniami kosmicznymi o wy-
sokich energiach a supernowymi, bada-
jc sk¸ad chemiczny jder atomowych
promieni. Rozmiary orbity na¸adowanej
czstki w polu magnetycznym s pro-
porcjonalne do jej ca¸kowitego p«du
przypadajcego na jednostk« ¸adunku,
tak wi«c ci«ýsze jdra o danych rozmia-
rach orbity maj wi«ksz energi« ca¸ko-
wit. Kaýdy proces ograniczajcy przy-
spieszanie czstek z powodu wielkoæci
orbity (na przyk¸ad przyspieszanie w
ograniczonym obszarze) prowadzi za-
tem b«dzie do nadwyýki ci«ýszych jder
towarzyszcych wyýszym energiom.
Chcielibyæmy jednak pjæ dalej i zna-
le ælad pierwiastkw przyspieszanych
w poszczeglnych typach supernowych.
Na przyk¸ad supernowa powsta¸a w
wyniku rozpadu bia¸ego kar¸a powin-
na przyspiesza wszystkie jdra atomo-
we, ktre znajduj si« w otaczajcym j
oærodku mi«dzygwiazdowym, nato-
miast powstajca w wyniku zapada-
nia si« gwiazdy o duýej masie Ð wiatr
gwiazdowy otaczajcy gwiazd« na
wczeæniejszych etapach ewolucji. W nie-
ktrych przypadkach w wietrze tym po-
winno si« znajdowa wi«cej helu, w«-
gla, a nawet pierwiastkw ci«ýszych.
Wysokoenergetyczne promienie kos-
miczne niemal ca¸kowicie trac toýsa-
moæ podczas oddzia¸ywania z atoma-
W przestrzeni mi«dzygalaktycznej
Badanie promieni kosmicznych
o jeszcze wi«kszych energiach Ð powsta-
jcych w nie znanych dotd rd¸ach Ð
wymaga zastosowania olbrzymich de-
tektorw naziemnych. Pozwala to po-
kona problemy zwizane z ma¸ym
strumieniem, gdyý moýna prowadzi
obserwacj« ogromnych powierzchni
efektywnych w cigu miesi«cy, a nawet
lat. Ta informacja musi zosta jednak
wy¸owiona z kaskad czstek wtrnych
Ð elektronw, mionw i promieni
å
WIAT
N
AUKI
Marzec 1997
39
~
~
Ð
ktrych rd¸em wysoko w atmosferze
jest wpadajce jdro atomowe promie-
nia kosmicznego. Takie poærednie meto-
dy mog, zamiast identyfikowa liczb«
atomow kaýdego wpadajcego jdra,
jedynie sugerowa oglny sk¸ad che-
miczny tych promieni.
~
BALON WYSOKOåCIOWY wypuszczony
w pobliýu Bazy McMurdo na Antarktydzie
wynosi detektory promieniowania kosmicz-
nego ponad atmosfer«. Na wysokoæci 40 km
nad czap polarn wiatry zataczaj wok¸
bieguna po¸udniowego okr«gi, odsy¸ajc na
powrt balon w okolice punktu startowego
po mniej wi«cej 10 dniach. Detektory na ba-
lonach nie s tak czu¸e jak umieszczane na
pok¸adach satelitw, za to mog by o wie-
le wi«ksze i kosztuj znacznie mniej.
LODOWIEC
SZELFOWY ROSSA
LODOWIEC
SZELFOWY RONNE
BAZA
McMURDO
Miliony czstek wtrnych wyzwolo-
nych przez promieÄ kosmiczny s roz-
rzucane na poziomie gruntu na obszarze
o promieniu setek metrw. Poniewaý
nie jest zbyt praktyczne pokrywanie de-
tektorami ca¸ego tak wielkiego obsza-
ru, rejestruje si« takie p«ki atmosferycz-
ne w kilkuset rýnych miejscach.
Usprawnienia techniczne umoýliwi¸y
gromadzenie coraz bardziej z¸oýonych
serii danych, pozwalajc w ten sposb
wycign wnioski z badania kaýdego
p«ku. Na przyk¸ad w eksperymencie
o nazwie CASA-MIA-DICE przeprowa-
dzonym w Utah, w ktrym bior udzia¸
Cronin i Swordy, dokonuje si« pomia-
rw rozk¸adu elektronw i mionw przy
powierzchni Ziemi. Wykrywane jest tak-
ýe promieniowanie Czerenkowa (rodzaj
optycznej fali uderzeniowej wytwarza-
nej przez czstki poruszajce si« z pr«d-
koæci wi«ksz niý æwiat¸o w otaczaj-
cym je oærodku), generowane przez
czstki p«ku w rýnych warstwach at-
mosfery. Dane te pozwalaj na wierniej-
sz rekonstrukcj« kszta¸tu p«ku, a zatem
na lepsze odtworzenie energii i zidenty-
fikowanie promienia kosmicznego, kt-
ry go zainicjowa¸.
Gaisser mierzy natomiast w¸asnoæci
p«kw osigajcych powierzchni« Zie-
mi na biegunie po¸udniowym. Ekspe-
rymentatorzy wsp¸pracuj z AMAN-
DA (Antarctic Muon and Neutrino
Detector Array Ð antarktycznym uk¸a-
dem detektorw mionw i neutrin)
wykrywajcym miony o wysokiej ener-
gii, powstajce w tych samych p«kach
w wyniku obserwacji promieniowania
Czerenkowa generowanego g¸«boko
w lodowej czapie polarnej. G¸wnym
zadaniem AMANDA jest wy¸apywanie
æladw neutrin wytwarzanych w kos-
micznych akceleratorach, ktre mog
generowa po przejæciu przez wn«trze
Ziemi p«ki skierowane ku grze.
Poza gromadzeniem dok¸adniejszych
danych naukowcy udoskonalaj takýe
symulacje komputerowe rozwoju p«-
kw atmosferycznych. Modele pozwa-
laj zrozumie zarwno moýliwoæci,
jak i ograniczenia pomiarw naziem-
nych. Poszerzenie zakresu bezpoæred-
nich pomiarw energii promieniowa-
nia kosmicznego pomoýe w prowadze-
KIERUNEK LOTU
ANTARKTYDA
niu obserwacji tych samych rodzajw
promieni kosmicznych przez detektory
naziemne i powietrzne, a takýe w lep-
szym kalibrowaniu danych naziemnych.
Spoærd promieni kosmicznych o ener-
giach przewyýszajcych 10
20
eV w atmo-
sfer« ziemsk uderza najwyýej jeden na
kilometr kwadratowy rocznie. W zwiz-
ku z tym ich badanie wymaga stosowa-
nia detektora p«kw atmosferycznych
o prawdziwie gigantycznych rozmiarach.
Oprcz incydentu z 1991 roku w Utah
czstki o energiach powyýej 10
20
eV by¸y
rejestrowane przez rýne grupy w ca¸ych
Stanach Zjednoczonych, w Akeno w Ja-
ponii, w Haverah Park w Wielkiej Bryta-
nii i w Jakucku na Syberii.
Jeæliby rd¸a takich wysokoenerge-
tycznych czstek by¸y roz¸oýone rwno-
miernie we Wszechæwiecie, oddzia¸ywa-
nie z mikrofalowym promieniowaniem
t¸a powodowa¸oby ostre obci«cie liczby
czstek o energiach powyýej 5 x 10
19
eV;
taki przypadek jednak nie zachodzi. Za-
rejestrowano dotychczas zbyt ma¸o zda-
rzeÄ o energii przekraczajcej ten sym-
boliczny prg, aby mc stwierdzi, co si«
dzieje, lecz nawet te nieliczne, ktrych
æwiadkami byliæmy, daj nam jedyn
w swoim rodzaju okazj« do budowania
rýnych teorii. Poniewaý promienie te
nie ulegaj w zasadzie odchyleniu przez
s¸abe mi«dzygalaktyczne pola magne-
tyczne, pomiary kierunku przychodze-
nia dostatecznie duýej prbki powinny
jednoznacznie wskaza po¸oýenie ich
rde¸.
Bardzo interesujce jest dedukowa-
nie toýsamoæci rde¸. Szeroki zakres
moýliwoæci daj trzy przedstawione
ostatnio hipotezy: dysk akrecyjny wo-
k¸ galaktycznej czarnej dziury, b¸yski
promieniowania
Niezwyk¸e olbrzymy
Czstki o tak wysokich energiach sta-
nowi prawdziw zagadk«. Z jednej
strony, dochodz prawdopodobnie spo-
za naszej Galaktyki, poniewaý ýaden
znany galaktyczny mechanizm przy-
spieszania nie mg¸by ich wytworzy,
a ponadto przychodz ze wszystkich
kierunkw, chociaý pole magnetyczne
Galaktyki nie zagina ich toru. Z drugiej
zaæ strony, ich rd¸o nie moýe by bar-
dziej odleg¸e niý jakieæ 30 mln lat æwietl-
nych Ð w przeciwnym razie czstki te
utraci¸yby swoj energi«, oddzia¸ujc
z globalnym t¸em promieniowania mi-
krofalowego pozosta¸ego po narodzi-
nach kosmosu w Wielkim Wybuchu.
W relatywistycznym wszechæwiecie,
ktry zape¸niaj promienie kosmiczne
o najwyýszych energiach, nawet poje-
dynczy foton o cz«stoæci radiowej ma
wystarczajco duýo krzepy, by pozba-
wi czstk« wi«kszoæci jej energii.
oraz defekty topolo-
giczne struktury Wszechæwiata.
Astrofizycy przewidzieli, ýe do wy-
rzucenia relatywistycznych strug mate-
rii daleko w przestrzeÄ mi«dzygalak-
tyczn z pr«dkoæciami dochodzcymi
do osiganej przez æwiat¸o konieczne s
czarne dziury o masach powyýej miliar-
da mas S¸oÄca, wsysajce materi« w j-
drach aktywnych galaktyk. Mapy takich
strug materii zosta¸y sporzdzone za
pomoc radioteleskopw. Peter L. Bier-
mann z Instytutu Radioastronomicz-
nego Maxa Plancka w Bonn wraz ze
wsp¸pracownikami przypuszczaj, ýe
gorce plamy widoczne w tych struk-
turach radiowych s frontami fal ude-
~
40 å
WIAT
N
AUKI
Marzec 1997
Plik z chomika:
marek33x
Inne pliki z tego folderu:
Środki Myjące.pdf
(1584 KB)
Ściśle Jawne - Nauka I Wywiad.pdf
(258 KB)
Ściśle Tajne Życie Lwa Landaua.pdf
(248 KB)
Śmiercionośne Tajemnice.pdf
(112 KB)
Tajemnica Damasceńskiej Stali.pdf
(895 KB)
Inne foldery tego chomika:
- █ DDT2000 v2.3.0.1 + Spolszczenie Renault Dacia Nissan RSM
Pliki dostępne do 08.07.2024
Pliki dostępne do 21.01.2024
! Aukcja w ciemno sezon 3 2013r
! Domowa apteka
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin