KAS YRA KOSMINIAI SPINDULIAI?
Vadinamieji pirminiai kosminiai spinduliai-tai realityvistiniai protonai, elektronai, helio, taip pat negausūs sunkesniųjų elementų branduoliai, kurių kiekvieno energija ne mažesnė kaip šimtai megaelektronvoltų (MeV). Atlėkę iš Galaktikos platybių, Saulės, po truputį ir iš Jupiterio, jie iš visų pusių daužo Žemės atmosferą:kas sekundė į 1cm3 sminga kelios tokios reliatyvistinės. Daugumos kosminių spindulių dalelių energijos siekia kelis šimtus MeV-1 GeV. Dalelių su kelių gigaelektronvoltų energija yra jau truputį mažiau. Dar didesnių energijų link dalelių skaičius iš pradžių lėtai, o paskui vis greičiau mažėja. Nuo 10 GeV šis mažėjimas pasidaro gana spartus ir beveik pastovus-energijai padidėjus 10 kartų, dalelių skaičius sumažėja 40 kartų. Itin energingų dalelių atlekia labai mažai: pro 1 km2 plotą per valandą pralekia vos viena dalelė, kurios energija viršija šimtą milionų gigaelektronvoltų.
Kosminių spindulių dalelės, pataikiusios į Žemės atmosferos atomų branduolius, sukelia branduolines reakcijas. Apšaudytieji branduoliai suskyla į protonus ir neutronus. Branduolinių reakcijų metu gali atsirasti ir nestabilių dalelių (pionų, miuonų, kaonų, hiperonų ir kt.), pozittronų, antiprotonų bei antineutronų, gama spindulių. Visi šie branduolinių reakcijų produktai pasidalija reakciją sukėlusios dalelės energiją ir išlaksto didžiuliais greičiais, tapdami antriniais kosminiais spinduliais. Jie turi pakankamai energijos, kad sukeltų naujas branduolines reakcijas. Taip didelės energijos pirminių kosminių spindulių dalelė Žemės atmosferoje sukelia didžiulę antrinių kosminių spindulių liūtį.
Pirminiai kosminiai spinduliai Žemės paviršiaus beveik niekada nepasiekia . Gylyn į atmosferą jų mažėja, o antrinių kosminių spindulių gylyn į atmosferą daugėja, nes susidaro vis naujos liūtys. Daugiausia jų yra maždaug 20 kilometrų aukštyje. Leidžiantis dar žemiau, antrinių kosminių spindulių taip pat mažėja:ties Žemės paviršiumi jų lieka maždaug 30 kartų mažiau negu pirminių spindulių virš atmosferos.
Kosminiai spinduliai regisyruojami ir tiriami dviejų tipų įrenginiais. Pirmieji-tai įvairūs skaitikliai ir jonizacijos kameros. Čia patekusios reliatyvistinės dalelės sukelia jonizaciją, elektros išlydį, žybsnius ir kitokius efektus, kurie leidžia nustatyti dalelės rūšį bei apskaičiuoti jos energiją. Sujungtų prietaisų baterijomis galima nustatyti reliatyvistinių dalelių judėjimo kryptį. Antrieji- tai specialios labai storos branduolinės emulsijos, jų ryšuliai su specialiais, pavyzdžiui, švininiais filtrais. Reliatyvistinės dalelės tokiose emulsijose sukelia branduolines reakcijas, kurių produktai išsilaksto į visas puses. Jų pėdsakai, primenantys iš vieno taško išeinančius žvaigždutės spindulius, užsifiksuoja emulsijoje. Abiejų rūšių įrenginiai statomi aukštai kalnuose, lėktuvais ir balionais keliami į aukštutinius atmosferos sluoksnius, kosminiais aparatais keliami virš atmosferos, gabenami į mėnulį ir tolimas tarpplanetinės erdvės vietas. Tačiau reliatyvistinių dalelių, kurių energija siekia milijardus GeV, yra taip mažai, kad nėra ko tikėtis jas pagauti minėtąja aparatūra.
Dar 1910 metais šveicarų fizikas A.Gokelis įtarė, kad iš atmosferos ateina kažkokie labai skvarbūs nematomi spinduliai, išelektrinantys elektroskopą. Po dviejų metų tai yrodė austras V. Hesas, už savo atradimą gavęs Nobelio premiją, o dar dviem metais vėliau – vokietis V.Kolhersteris. Tačiau tais laikais dar negalvota apie kosminę dalelių kilmę. Manyta, kad čia spinduliuoja radioaktyvūs izotopai Žemės atmosferoje. Nežemišką šių spindulių kilmę 1923-1926 metais nustatė amerikietis R.Milikenas, sugalvojęs pavadinimą “kosminiai spinduliai”. Beje, šis pavadinimas gana nepatogus, nes iš tikrųjų tai yra ne spinduliai o elektringos reliatyvistinės dalelės.1929 metais D. Skobelcynas, Vilsono kameroje tirdamas magnetinio lauko iškreiptus kosminių spindulių pėdsakus, įrodė, kad čia esama elektringų dalelių, ir apytikriai apskaičiavo milžiniškas jų energijas. 1932 metais kosminių spindulių liūtyse buvo rasta pozitronų, 1937-miuonų, 1947-1948 metais- kaonų, hiperonų, o paskui ir daug kitų branduolinei fizikai labai svarbių dalelių ir antidalelių. Įdomu, kad prieš karą Kauno Vytauto Didžiojo universitete, o vėliau ir Kauno poliktechnikos institute kosminius spindulius tyrė ir lietuvių fizikai K.Baršauskas, A.Puodžiukynas bei jų mokiniai.
APIE TARPŽVAIGŽDINĘ MEDŽIAGĄ
Kaip jau minėta, tarpžvaigždinėje erdvėje yra dulkių debesys, sugeriantys ir išsklaidantys už jų esančių žvaigždių šviesą. Dulkelių matmenys yra 10-100nm ; jos sudarytos iš silikatų(MgSiO, MgFeSiO ), grafito, anglies karbido, kvarco, geležies ir kitų medžiagų. Dulkelės susiformuoja vėsių žvaigždžių milžinių ir supermilžinių bei supernovų atmosferose ir apvalkaluose ir, šviesos slegiamos, išlekia į tarpžvaigždinę erdvę. Dulkelės taip pat išmeta prožvaigždės ir tik ką susidariusios žvaigždės – orionidės, esančios dar gravitacinio traukimosi stadijose. Kai kurios dulkelės, esančios žemose
temperatūrose tamsių debesų gelmėse, aplimpa vandens ledu, kuris susidaro dulkelių paviršiuje, jungiantis laisviesiems deguonies ir vandenilio atomams. Ledo paviršiuje dar susidaro plona vandenilio molekulių plėvelė. Dulkelių apvalkalus gali sudaryti taip pat sušalęs anglies monoksidas CO arba amoniakas NH .
Taip pat jau aptarėme, kaip tarpžvaigždinės dulkelės veikia žvaigždžių šviesą. Kadangi trumpos elektromagnetinės bangos išsklaidomos ir sugeriamos labiau už ilgas, tai žvaigždžių šviesa ne tik susilpnėja, bet ir paraudonuoja( atsiranda spalvos ekscesas ), o tada jau galima nustatyti tarpžvaigždinių dulkių kiekį tarp bet kurios žvaigždės ir stebėtojo.