Kozmik Işınlar

Kozmik ışınlar, güneş sisteminin dışından yeryüzüne yağan atomaltı parçacıklardır. Işık hızına yakın hareket ederler. Uydularda ve diğer cihazlarada elektronik  problemlere yol açabiliecek kadar yüksek enerjiye sahip olabilirler.

1912’de keşfedilen kozmik ışınlarla ilgili hala araştırılması gereken bir sürü gizem var. Örneğin tam olarak nereden geldikleri hala araştırılan bir konu. Çoğu bilim adamı kökenlerinin süpernovalarla (yıldız patlamaları) ilgili olduğunu düşünüyor ancak zorluk, yıllardır kozmik ışın kökenlerinin tüm gökyüzünü inceleyen gözlemciler için tek tip görünmesi.

Energetic Cosmic Rays Strike top of Earth's Atmosphere

 (Image: © Simon Swordy (U. Chicago), NASA)

Kozmik ışın biliminde büyük bir adım: 2017 yılında, Pierre Auger Rasathanesi (batı Arjantin’de 3.000 kilometrekareye, ya da 1.160 mil kareye yayılmış) 30.000 kozmik parçacıkların gelişimini araştırdı. Baktığınız yere bağlı olarak bu kozmik ışınların ne sıklıkta ulaştığı konusunda bir fark olduğu sonucuna varıldı. Araştırmacılar, kökenleri hala muğlak olsalar da, nereye bakacaklarını bilmek, nereden geldiklerini öğrenmenin ilk adımı olduğunu söylüyorlar.

Kozmik ışınlar astronomi dışındaki uygulamalar için de kullanılabilir. Kasım 2017’de, bir araştırma ekibi kozmik ışınları kullanarak 2560’da inşa edilmiş olan Büyük Giza Piramidi’nde olası bir boşluğu keşfetti. Araştırmacılar, bu boşluğu kozmik ışınları ve penetrasyonlarını katı nesneler üzerinden inceleyen müon tomografisi kullanarak buldular.

(https://www.space.com/32644-cosmic-rays.html, sayfasından çevrilmiştir)

 

BİRİNCİL KOZMİK IŞINLAR

Tanım
Birincil Kozmik Işınlar, evrenimizin bir yerinde astrofiziksel kaynaklar tarafından muazzam enerjilere hızlandırılmış kararlı yüklü parçacıklardır. Yıldızlararası (veya galaksiler arası) uzayda uzun yolculuklarda hayatta kalabilmek için istikrarlı (bir milyon yıldan daha uzun ömürler) olmalıdırlar. Hızlandırma mekanizması muhtemelen elektromanyetik olduğundan ve yükleri maddeyle etkileşime giren ve burada kolayca görebildiğimiz etkileri ürettiği için yüklüdür. Enerjileri 10^20 eV’dan (10^8 TeV)  10^9 eV’a (1GeV) kadar olabilmektedir. Dünyadaki en yeni hızlandırıcılarda elde edebileceğimiz yaklaşık 8 TeV’den çok yüksek enerjiye sahiptirler.

Parçacıklar türü
En yaygın primer kozmik ışın partikülü her yerde proton veya hidrojen çekirdeğidir. Tüm kozmik ışınların% 90’ı proton,% 9’u helyum çekirdeği ve% 1 dengesi diğer yıldızlardan sentezlenmiş elementlerden demire kadar olan çekirdeklerden oluşuyor.

Kaynaklar
kozmik ışınların kaynakları : Kara Delikler, Nötron yıldızları, Pulsars, Süpernova, Aktif Galaktik Çekirdekler, Kuasarlar ve Büyük Patlama. Bu parçacıkların sahip olduğu devasa enerjiler, onları harekete geçirmek için çok özel motorlar gerektirecektir. Bu yoğun yerel bölgelerden herhangi birinde oluşturulan şok dalgalarının şu anda en olası mekanizma olduğu düşünülmektedir. Nispeten sakin Güneşimiz bile kozmik ışın akısına katkıda bulunur, ancak az miktarda (yaklaşık% 1) ve sadece düşük enerjilerde (birkaç yüz GeV’ye kadar). Görünüşe göre güneş rüzgarındaki şok dalgaları güneş patlamaları tarafından yaratılır. Bu şoklar daha sonra güneş rüzgârındaki parçacıkları göreceli hızlara hızlandırır ya da belki de Güneş’in manyetik alanında etrafta sıkışan ve etrafa sarılmış olan dışsal kozmik ışınları serbest bırakır.

Şok dalgası teorilerinin tümü, maddenin zaten var olduğunu ve basitçe şok tarafından hızlandırıldığını varsayar. Bunlar “bottom-up” olarak bilinir. Yakın zamandaki alternatif bir “top-down” teorisi, bu parçacıkların enerjileriyle birlikte, doğrudan bazı büyük kütleli ana parçacıkların bozunmasıyla yaratılmasıdır.

Nerede inanılmaz derecede büyük bir parçacık bulabilirsin? Halen moda olan “Büyük Birleşmiş Teoriler” in birçoğunun 10^24 eV aralığında kütleli parçacıkları öngördüğü görülüyor. Bu X partikülleri büyük patlamanın başlarında yaratılmış olacaklardı ve uzay-zamanında bir çeşit topolojik kusur veya “katlanma” içinde sıkışıp kalmazlarsa uzun zaman önce bozunurlardı. Çökmekte olan bir kusur, X parçacığını serbest bırakacak ve daha sonra bir miktar aşırı enerjik parçacıkları çürümeye bırakacaktır. Bu kusurlar rastgele dağıtılacak ve yıldızlar veya galaksilerle ilgisi bulunmayacaktır. Kozmik ışınlar sadece boş alanda kendiliğinden üretilebilir.

Manyetik alanlar
Kozmik ışınların yolunu etkileyen önemli bir faktör, şarj olmaları ve dolayısıyla manyetik alanlar tarafından çevrilmeleridir. Bu kesinlikle kaynakları bulma girişimlerini etkiler.

Alan boyunca manyetik alanlar var. Galaksi, Güneş ve Dünya, parçacıkların yollarını kuvvetle etkiler. Bir parçacık ne kadar fazla enerjiye sahip olursa, eğrilik yarıçapı o kadar büyük olur. Enerjisi 10^15 eV’den az olan parçacıklar, muhtemelen galaksimizin içinde sıkışıp kalarak dolaşacakları kadar kavisli olan yollara sahiptir.

Güneş, güneş rüzgârıyla Pluto’nun ötesinde gerçekleştirilen ve Heliosphere olarak bilinen güçlü bir manyetik alana sahiptir. Bu alan yavaşlar ve düşük enerjili parçacıkları hariç tutma eğilimindedir (E <109 eV = 1 GeV). Güneş aktivitesi 11 yıllık bir döngüye göre değişir; Bu, enerjileri yaklaşık 10 GeV’den daha az olan parçacıkları güçlü bir şekilde etkiliyor gibi görünmektedir. Dünyanın alanı da yönü etkiler ve düşük enerji parçacıklarını dışlama eğilimindedir. Parçacıklar, ekvatorun yakınındaki yeryüzündeki alana manyetik kutupların yanından daha fazla nüfuz ediyor. Enlem, yoğunluğu yaklaşık% 10 etkiler.

Nadiren, enerjik enerjili parçacıklar (E> 10^19 eV), bize kaynağından doğrudan ya da daha az gelebilir.