الأشعة الكونية
الأشعة الكونية هي جسيمات مشحونة مستقرة، تسارعت إلى طاقات تتراوح بين 10⁶ و10²⁰ إلكترون فولت (للمقارنة، طاقة البروتونات في مصادم الهدرونات الكبير هي 7×10¹² إلكترون فولت). حوالي 90% منها عبارة عن بروتونات، و9% أنوية هيليوم (جسيمات ألفا)، و1% أنوية أثقل. عند اصطدامها بجزيئات الهواء، فإنها تُنتج زخات هوائية واسعة – سلاسل متتالية من الجسيمات الثانوية تشمل الميونات والإلكترونات وأشعة غاما. هذه الجسيمات الثانوية هي التي تساهم في خلفية الإشعاع الطبيعي عند سطح الأرض.
التاريخ
في عام 1912، صعد الفيزيائي النمساوي فيكتور هيس بمنطاد واكتشف أن تأين الهواء يزداد مع الارتفاع، مما يشير إلى إشعاع قادم من الفضاء. لاحقًا، في ثلاثينيات القرن العشرين، أثبت آرثر كومبتون من خلال تغيرات الشدة عند خطوط عرض مختلفة أنها جسيمات مشحونة تنحرف بفعل المجال المغناطيسي للأرض.
كيف يعمل
تتسارع الأشعة الكونية بشكل رئيسي في موجات الصدمة لبقايا المستعرات العظمى. هناك، تنضغط المجالات المغناطيسية وتعكس الجسيمات المشحونة عدة مرات، مثل كرة التنس التي تتسارع بين مضربين. تدريجيًا، يكتسب الجسيم سرعة تقارب سرعة الضوء. عند وصوله إلى الغلاف الجوي للأرض، يصطدم بأنوية ذرات الهواء ويخلق سلسلة من الجسيمات الثانوية – زخة هوائية تسجلها المراصد الأرضية.
💡 في عام 1991، سجل كاشف «عين الذبابة» جسيمًا طاقته حوالي 3×10²⁰ إلكترون فولت، أُطلق عليه اسم «يا إلهي». كانت طاقته هائلة لدرجة أنه كان بإمكانها تسريع كرة تنس إلى سرعة حوالي 100 كم/ساعة، مع أن كل هذه الطاقة كانت مركزة في بروتون واحد فقط.