Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://nuclphys.sinp.msu.ru/pilgrims/cr04.htm
Дата изменения: Fri Dec 5 13:48:57 2014 Дата индексирования: Sun Apr 10 02:04:42 2016 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: единицы измерений |
4. Что мы знаем о космических лучах
4.1. Крутая траектория познания состава космического излучения Вопрос о составе космических лучей и
есть, по сути, вопрос об их природе. Первые
исследователи космических частиц полагали, что
это - гамма-излучение - нейтральные фотоны,
падающие на атмосферу из космоса. Эта гипотеза
преобладала среди многих ученых довольно
продолжительное время. Однако, исследование
каскадов вторичных частиц, наблюдающихся в
атмосфере, не подтвердили эту гипотезу.
Взгляните на рис. 4.1. Магнитное поле
Земли имеет так называемую дипольную форму: у
него есть северный и южный полюса, и оно
изменяется в зависимости от расстояния: чем
дальше от Земли, тем поле слабее, а при заданном
расстоянии оно усиливается по мере приближения к
полюсам. E(эВ)/Z = 300BR(гаусс.см), называемое магнитной жесткостью. Именно оно и
определяет параметры траектории частицы в
магнитном поле. Из формулы для магнитной
жесткости видно, что траектория зависит и от
заряда частицы Z: для однократно заряженной
частицы, например, протона радиус кривизны R в
магнитном поле В будет больше, чем для двукратно
заряженного иона гелия - альфа-частицы с той же
энергией. |
Таблица 4.1. Содержание некоторых элементов в космических лучах на Солнце и в звездах относительно ядер кислорода (О).
Как сформировался именно такой
состав космических лучей? Почему существуют
различия в составе звезд и частиц, приходящих к
нам из Вселенной? Об этом пойдет речь далее, а
пока продолжим рассмотрение их состава. |
4.3. Энергетические спектры ядер космических лучейКосмические лучи имеют громадный диапазон энергий: от ~106 до, по крайней мере, ~1021 эВ. Обычно используют следующие сокращения для единиц энергии:
Для ядер, тяжелее протонов, обычно
используют единицы эВ/нуклон, т.е. это - полная
энергия частицы, разделенная на число нуклонов в
ядре. Таблица 4.2. Энергия различных видов излучений
Из таблицы 4.2 видно, что максимальная
измеренная энергия космических лучей превышает
доступную в наземных экспериментах на 9 порядков
- в миллиард раз! Насколько велика энергия
частицы величиной в 1 3эВ? Энергия такой
субатомной частицы величиной 3.1020 эВ
приближается к энергиям макромира: она может
разогнать шайбу массой 200 г до скорости 80 км/ч! где dS, d, dt и dE - элементы площади телесного угла, времени и энергии. В данном случае F(E) - дифференциальный энергетический спектр, в отличие от интегрального Поток частиц, проинтегрированный по
телесному углу, носит название всенаправленного.
Рассмотрим некоторые обобщающие
сведения об энергетических спектрах космических
лучей. , т.е. показатель практически постоянен в широком (10
порядков величины!) диапазоне энергий. На самом
деле это не так. И вскоре мы это увидим.
|
На рис. 4.4 показан суммарный спектр 'всех частиц' космических лучей (без разделения на компоненты), в котором 'колено' отчетливо видно при энергии ~3 ПэВ. Данное представление спектра отличается от приведенного на рис. 4.3 только тем, что для наглядности шкала ординат - поток, умножена на коэффициент Е2.75. Это позволило искусственно представить спектр всех частиц более плоским и, тем самым, более детально показать имеющуюся особенность в спектре - 'колено' при Е = 3 ПэВ и 'ступню' при Е > 1 ЕэВ. Мы вернемся к теме 'колена' и 'ступни' в спектре КЛ в последующих разделах, где будем рассматривать методы измерений КЛ и вопросы их происхождения. Пока лишь отметим, что область 'колена' замечательна во многих отношениях.
Следует также отметить, что открытие излома - 'колена' в спектре всех частиц космических лучей в 1956г. принадлежит нашим соотечественникам - российским физикам из Московского государственного университета, работавшим под руководством Г. Христиансена. При энергиях за ПэВ-ной областью
спектр становится более крутым |