La composición elemental y el comportamiento dependiente de la energía de los rayos cósmicos, incluyendo anomalías en núcleos pesados.La composición de los rayos cósmicos se refiere a la abundancia relativa de los diferentes núcleos atómicos y partículas que los constituyen: partículas de alta energía provenientes del espacio que bombardean constantemente la Tierra. Estas partículas son principalmente protones (núcleos de hidrógeno) y partículas alfa (núcleos de helio), pero también incluyen núcleos más pesados hasta el hierro y más allá, así como electrones y positrones. La composición no es uniforme; varía con la energía y puede revelar las fuentes y los mecanismos de aceleración de estas partículas.
El descubrimiento de los rayos cósmicos se atribuye a Victor Hess en 1912, quien encontró que la radiación aumentaba con la altitud. El estudio detallado de su composición comenzó a mediados del siglo XX con la llegada de los detectores de partículas en globos de gran altitud y, más tarde, en el espacio.
Los rayos cósmicos se detectan indirectamente mediante las cascadas de partículas secundarias que producen al chocar con la atmósfera terrestre, o directamente con detectores en satélites y globos. Midiendo la carga y la masa de las partículas individuales, los científicos pueden determinar la composición elemental. Las anomalías, como la sobreabundancia de ciertos núcleos de Z impar (como nitrógeno, flúor o sodio) a energías específicas, proporcionan pistas sobre los procesos de nucleosíntesis en sus fuentes, como supernovas o púlsares.
Comprender la composición de los rayos cósmicos es crucial para interpretar los datos de los experimentos de física de partículas, para evaluar los riesgos de radiación para los astronautas y la electrónica en el espacio, y para estudiar el medio interestelar y la evolución estelar.
La abundancia de algunos núcleos pesados en los rayos cósmicos, como el titanio, es mucho mayor que en el sistema solar, lo que sugiere que provienen de material recién sintetizado en remanentes de supernovas recientes, como se discute en el artículo 'Titanio en los rayos cósmicos'.
| r | variable | radial coordinate (distance from center) — radio metre |
| M(r) | variable | enclosed mass within radius r — masa kilogram |
| k | variable | constant of motion (related to energy per unit mass) — specific energy metre squared per second squared |
| G | constante | Newtonian constant of gravitation, fundamental strength of gravity — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared |
| ˙ | operador | derivative with respect to time — derivada temporal |
| [X/Y] | variable | logarithmic abundance ratio relative to solar — relación de abundancia |
| n_X | variable | number density of element X — number density per cubic metre |
| n_Y | variable | number density of element Y — number density per cubic metre |
| (n_X/n_Y)_⊙ | variable | solar ratio of number densities — number density ratio |
| log10 | operador | base-10 logarithm — logaritmo en base 10 |
