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 10 км , совершенно не похожи по своему составу на первичные космические лучи. Космическое излучение, приходящее в нижние слои атмосферы, принято делить на мягкую и жесткую компоненты.

 

            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.

 

 

 

Далее
  • Полное содержание
  • Краткая теория
  • Выполнение работы
  • Контрольные вопросы
  • Библиографический список