космические лучи
Космические лучи — это стабильные заряженные частицы, ускоренные до энергий от 10⁶ до 10²⁰ эВ (для сравнения, энергия протонов в Большом адронном коллайдере — 7×10¹² эВ). Примерно 90% из них — протоны, 9% — ядра гелия (α-частицы) и 1% — более тяжёлые ядра. Сталкиваясь с молекулами воздуха, они порождают широкие атмосферные ливни — каскады вторичных частиц, включая мюоны, электроны и гамма-кванты. Именно эти вторичные частицы вносят вклад в естественный радиационный фон у поверхности Земли.
История
В 1912 году австрийский физик Виктор Гесс поднялся на воздушном шаре и обнаружил, что с высотой ионизация воздуха растёт, что указывало на излучение, приходящее из космоса. Позже, в 1930-х, Артур Комптон по вариациям интенсивности на разных широтах доказал, что это заряженные частицы, отклоняемые магнитным полем Земли.
Как работает
Космические лучи разгоняются в основном в ударных волнах остатков сверхновых. Там магнитные поля сжимаются и многократно отражают заряженные частицы, подобно тому как теннисный мяч ускоряется между ракетками. Постепенно частица набирает почти световую скорость. Попав в атмосферу Земли, она ударяет по ядрам атомов воздуха и создаёт каскад вторичных частиц — атмосферный ливень, который регистрируют наземные обсерватории.
💡 В 1991 году детектор «Глаз мухи» зарегистрировал частицу с энергией примерно 3×10²⁰ эВ, которую прозвали «О-Моё-Боже». Её энергия была столь велика, что могла бы разогнать теннисный мяч до скорости около 100 км/ч, хотя вся она была сосредоточена в одном-единственном протоне.