Арыштық сəулелер

Əлемдік кеңістіктен Жерге энергиясы үлкен бөлшектер келіп жететіндігі көптеген бақылаулардан бізге мəлім. Мысалы: Вильсон камерасы арқылы қарастырғанда бұл бөлшектердің зарядтары оң жəне теріс болатындығы анықталды. Яғни, қуатты үдеткіштер жасалғанға дейін космостық сəулелер осындай зарядталған бөлшектер екендігі белгілі болды, оларға мезондар мен гиперондар жатады. Олай болса оң, теріс мезондар,

~ 322 ~

π-мезондар, электрон жəне позитрондар (е^-; е⁺), ауыр бөлшектер нуклондар мен гиперондар космостық сəулелер құрамында болады.

Ғарыштық сəулелер бірінші жəне екінші ретті ғарыштық сəулелер болып бөлінеді. Бірінші ғарыштық сəулелер үздіксіз Жер бетіне келетін жоғарғы энергиялы (10 эв) атом ядросының (негізінен протон) ағыны.

Зарядталған бөлшектер, атом ядросына жақын өткенде үдей қозғалады жəне қатты γ-сəулесін шығарады, сондықтан ғарыштық сəулелерді түзетін бөлшектер ішінде жоғарғы энергиялы γ-фотондар байқалады. Ғарыштық сəулелерде электрондар, позитрондар жəне γ-фотондар жұмсақ компоненттер түзеді, яғни олар затта салыстырмалы түрде өте жылдам жұтылады. Мысалы қалыңдығы 10 см қорғасында негізінен жұмсақ компоненттер жұтылады. Бұл сəулелер атмосфераның жоғарғы қабатындағы атом ядроларымен соқтығысуы серпімді емес, осы соққы нəтижесінде екінші ғарыштық сəулелер пайда болады. 20 км-ден төменгі биіктіктегі ғарыштық сəулелер толығынан екінші ғарыштық сəуле болып есептеледі. Атмосфералық қабаттың шекарасында (~50 км биіктікте) бірінші

деңгейіне келіп жеткен зарядталған бөлшек ағыны ~ 2 10 ²

^{болшек.}. Ғарыштық сəуле интенсивтігі жердің магнит өрісінде

см² сек

енділікке байланысты өзгереді. Бұл құбылыс, енділік эффектісі деп аталады.

Жұмсақ компонент электронпозитрондық жұп құрайды. Нəтижесінде ⁰ -мезон ыдырағанда немесе жылдам электронды жедел тежегенде, γ-фотон атом ядросына жақын ұшып бара жатып, электрон-позитронды жұп құрайды. Осы бөлшекті тежеу тағы да γ-фотондар түзеді, т.б. Бұл процесс γ-фотон энергиясы жұп түзуге жетпейтіндей болғанға дейін жүреді.

Ал мезондар ішіндегі -мезондарды қарастырсақ, ол

осындай қалындықтағы қорғасыннан еркін өтеді, яғни қадалу қабілеті өте үлкен болады. Сондықтанда -мезондар ғарыштық

сəулелердің ішіндегі қатты компоненттер деп аталады. Қатты компонентті ғарыштық сəулелер негізінен мюондардан құралады.

~ 323 ~

Ол атмосфераның жоғарғы жəне ортаңғы қабатында зарядталған -мезондар ыдырау əсерінен пайда болады.

Зарядталған бөлшектер магнит өрісінде ауытқитын болғандықтан, ғарыштық сəулелерге Жердің магнит өрісі əсер етеді. Сондықтан ғарыштық сəулелердің көпшілігі полюске шоғырланады, ал экваторда аз мөлшерде болады. Бөлшектердің энергиясы аз мөлшерде болса, онда оны енділік эффектісі деп атайды.

Стратостатпен ғарыш кемесінің (зымыран) жəрдемімен ғарыштық сəулелерді зерттегенде, ғарыштық сəулелердің интенсивтігі биіктіктің өсуіне байланысты алғаш жедел өседі, одан соң тұрақты мəнге жеткенге дейін кемиді (8.1-сурет).

8.1-сурет Жер атмосферасынан жоғарыда (ғарыш сəулелері негізінен

жоғары энергиялы бөлшегінен жəне ауыр элементтердің ядросынан құралады (=4 ниобияға дейін). Ғарыштық сəулелерді зерттеу мүмкіндігі, Совет одағындағы Жердің жасанды серігі ұшырылғаннан бастап тез өсті. Қазіргі кезде ғарыштық сəулелердің пайда болуы жəне олардың, үлкен энергияға ие болуы туралы мынадай болжамдарды пайдаланады. Жұлдыздың электромагниттік өрісінде де зарядталған бөлшектің үдей қозғалуына байланысты ғарыштық сəулелер өте үлкен энергияға ие болады. Яғни, жұлдыздардың да Күн немесе Жер сияқты магнит өрісі болады, ол айнала қозғалғанда құйынды электромагнит өріс пайда болады, сол өрістің əсерінен зарядталған бөлшек үлкен энергияға ие болады. Мысалы, Күнде осындай бөлшектен ие болатын энергиясы 10⁸ эв.

~ 324 ~