1.
Основные сведения о космических лучах.
Космические лучи это поток частиц,
приходящих на Землю из межзвездного пространства. Первичные космические лучи
состоят главным образом из протонов ( 90%),
α-частиц и более тяжелых ядер. Основная доля первичных космических лучей
имеет энергию 109 – 1010 эВ, но встречаются также частицы
со значительно большей энергией (до 1019 эВ). Частицы с энергиями
менее 109 эВ отклоняются магнитным полем Земли и не попадают на нее.
Поток протонной компоненты с энергией выше 2·109 эВ составляет
примерно один протон на 1 см2 /с. В
результате взаимодействия первичных космических лучей с ядрами атмосферы
появляются новые (вторичные) частицы мюоны различных сортов, распад которых
приводит к появлению электронов, позитронов и фотонов большой энергии. Таким
образом, вторичные космические лучи, наблюдаемые на высоте до
Мягкая компонента состоит из
электронов, позитронов и
порядкового номера Z вещества поглотителя.
Частицы мягкой компоненты почти целиком поглощаются 10-сантиметровым слоем свинца.
Жесткая компонента
состоит из мюонов, которые слабо поглощаются веществом, притом приблизительно
одинаково веществами с разными Z . Столь большое различие проникающей
способности частиц обеих компонент
связано с тем, что электроны и позитроны мягкой компоненты при взаимодействии с
веществом тратят большую часть своей энергии на излучение, а потери мюонов на
излучение сравнительно малы.
Это
объясняется тем, что количество излученной энергии пропорционально квадрату
заряда и обратно пропорционально
квадрату массы частицы, а мю-мюон примерно в 210 раз тяжелее электрона.
Потери
энергии на ионизацию и возбуждение атомов вещества для электронов и мюонов
космических лучей примерно одинаковы. При релятивистских скоростях ( bg>1) ионизационные потери в
веществе составляют около 1.8 МэВ на 1 г/см2 .
Особенностью
мюонов является их распад на электроны, нейтрино и антинейтрино:
µ± → e± + ν + anti-ν ,
среднее
время жизни покоящегося мюона τ0= 2,2 · 10−6 с. В плотной среде поглощение мюонов
обусловлено потерей энергии на ионизацию атомов среды. В газообразной среде про
бег
мюонов велик и нужно учитывать их выбывание из потока космических
лучей за счет спонтанного распада.
Интенсивность
заряженных частиц на уровне моря имеет следующие значения (для вертикального
потока):
Jж = 0,82 *10-2 cм-2с-1ср-1 ;
Jм = 0,31*10-2 cм-2с-1ср-1.