宇宙射線
宇宙光線聽起來像某種來自太空的科幻威脅。事實(shí)證明,它們的數(shù)量足夠高。另一方面,宇宙光線每天都會(huì)通過我們而不會(huì)做太多事情(如果有任何傷害)。那么,這些神秘的宇宙能量是什么?
定義宇宙射線
術(shù)語"宇宙射線"指的是傳播宇宙的高速粒子。他們'無處不在。宇宙射線在某個(gè)或另一個(gè)時(shí)間穿過每個(gè)人的身體的機(jī)會(huì)非常好,特別是如果它們生活在高海拔地區(qū)或在飛機(jī)上飛行。地球受到很好的保護(hù),除了這些光線中最有活力的光線之外,所以它們確實(shí)不會(huì)在我們的日常生活中對(duì)我們構(gòu)成危險(xiǎn)。
宇宙射線為宇宙其他地方的物體和事件提供了迷人的線索,例如大規(guī)模恒星的死亡(稱為超新星爆炸)和太陽(yáng)活動(dòng),因此天文學(xué)家使用高海拔氣球和空基儀器對(duì)其進(jìn)行研究。這項(xiàng)研究為宇宙中星系的起源和演化提供了令人興奮的新見解。
什么是宇宙射線?
宇宙射線是以接近光速移動(dòng)的極高能量帶電粒子(通常是質(zhì)子)。有些來自太陽(yáng)(以太陽(yáng)高能粒子的形式),而另一些則從超新星爆炸和其他能量事件中射出,在星間(和星間)空間。當(dāng)宇宙射線與地球碰撞時(shí),它們產(chǎn)生淋浴什么被稱為"二次粒子"。
宇宙射線研究史
宇宙射線的存在已經(jīng)有一個(gè)多世紀(jì)的歷史了。他們最初是由物理學(xué)家Victor Hess發(fā)現(xiàn)的。1912年,他在天氣氣球上發(fā)射了高精度的靜電計(jì)來測(cè)量電離地球上層和大氣中原子的離子速率(即原子被激發(fā)的速度和頻率)。他發(fā)現(xiàn)電離率越高,你在大氣中上升的幅度就越大-這一發(fā)現(xiàn)后來他獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。
這是面對(duì)傳統(tǒng)智慧的。他關(guān)于如何解釋這一點(diǎn)的第一個(gè)**是一些太陽(yáng)現(xiàn)象正在創(chuàng)造這種效應(yīng)。然而,在近太陽(yáng)日食期間重復(fù)他的實(shí)驗(yàn)后,他獲得了相同的結(jié)果,有效地排除了任何太陽(yáng)來源,因此,他得出結(jié)論,大氣中必須有一些固有電場(chǎng)產(chǎn)生觀察到的電離,盡管他無法推斷出該領(lǐng)域的來源將是什么。
十多年后,物理學(xué)家羅伯特·米利肯能夠證明赫斯觀察到的大氣中的電場(chǎng)反而是光子和電子的通量。他稱這種現(xiàn)象為"宇宙射線"它們流經(jīng)我們的大氣層。他還確定這些粒子來自地球或近地環(huán)境,而是來自深海。接下來的挑戰(zhàn)是弄清楚可能創(chuàng)建它們的過程或?qū)ο蟆?/p>
正在進(jìn)行的宇宙射線特性研究
從那時(shí)起,科學(xué)家們繼續(xù)使用高飛行氣球到達(dá)大氣之上,并對(duì)這些高速粒子進(jìn)行更多采樣。位于南極安塔蒂卡以上的地區(qū)是一個(gè)受歡迎的發(fā)射點(diǎn),一些任務(wù)收集了更多有關(guān)宇宙射線的信息。在那里,國(guó)家科學(xué)氣球設(shè)施每年都有幾架裝有儀器的航班。"宇宙射線計(jì)數(shù)器"它們攜帶測(cè)量宇宙射線的能量,以及它們的方向和強(qiáng)度。
國(guó)際空間站還包含研究宇宙射線特性的儀器,包括宇宙射線能量學(xué)和質(zhì)量(奶油)實(shí)驗(yàn)。安裝于2017年,它有三年的使命是收集這些快速移動(dòng)粒子的盡可能多的數(shù)據(jù)。奶油實(shí)際上是作為氣球?qū)嶒?yàn)開始的,在2004年至2016年間飛行了七次。
找出宇宙射線的來源
由于宇宙射線由帶電粒子組成,它們的路徑可以通過與其接觸的任何磁場(chǎng)來改變。自然,恒星和行星等物體具有磁場(chǎng),但也存在星間磁場(chǎng)。這使得預(yù)測(cè)磁場(chǎng)在何處(以及有多強(qiáng))非常困難。由于這些磁場(chǎng)持續(xù)存在于所有空間,它們出現(xiàn)在每個(gè)方向上。因此,從我們?cè)诘厍蛏系挠欣恢脕砜?,宇宙射線似乎并不是從太空中的任何一個(gè)點(diǎn)到達(dá)的,這并不奇怪。
多年來,確定宇宙射線的來源是困難的。但是,可以假設(shè)一些假設(shè)。首先,宇宙射線作為極高能量帶電粒子的性質(zhì)意味著它們是由相當(dāng)強(qiáng)大的活動(dòng)產(chǎn)生的。所以超新星或黑洞周圍地區(qū)的事件似乎可能是候選人。太陽(yáng)以高能粒子的形式發(fā)出類似于宇宙射線的東西。
1949年,物理學(xué)家Enrico Fermi認(rèn)為宇宙射線只是由星間氣體云中的磁場(chǎng)加速的粒子。而且,由于您需要一個(gè)相當(dāng)大的領(lǐng)域來創(chuàng)建**能量的宇宙射線,科學(xué)家們開始將supernova殘余物(以及空間中的其他大型物體)視為可能的來源。
2008年6月,美國(guó)國(guó)家航空航天局發(fā)射了一款名為費(fèi)米的伽瑪射線望遠(yuǎn)鏡-以Enrico Fermi命名。雖然費(fèi)米是伽馬射線望遠(yuǎn)鏡,但其主要科學(xué)目標(biāo)之一是確定宇宙射線的起源。再加上氣球和基于空間的儀器對(duì)宇宙射線的其他研究,天文學(xué)家現(xiàn)在將研究超新星殘余物,以及超大型黑洞等外來物體作為地球上檢測(cè)到的高能宇宙射線的來源。
快速事實(shí)
- 宇宙射線來自宇宙周圍,可能由超新星爆炸等事件產(chǎn)生。
- 高速粒子也會(huì)在其他高能事件中產(chǎn)生,如準(zhǔn)星活動(dòng)。
- 太陽(yáng)還以形式或太陽(yáng)高能粒子發(fā)出宇宙射線。
- 宇宙射線可以通過各種方式在地球上檢測(cè)到。一些博物館有宇宙射線探測(cè)器作為展覽。
健康衛(wèi)生小知識(shí)
來源
- “宇宙射線曝光”。放射性:碘131,www.radiotics.eu.com/site/pages/Dose?ucomic.htm。
- NASA,NASA,想象一下.gov/science/toobox/cosmic?rays1.html。
- RSS,www.ep.ph.bham.ac.uk/general/outreach/SparkChamber/text2h.html。
由Carolyn Collins Petersen編輯和更新。