Çfarë janë rrezet kozmike? Rrezet kozmike: përbërja dhe origjina. Rrjedhat e grimcave të ngarkuara me energji të lartë në hapësirën afër Tokës

Rrezet kozmike janë grimca elementare dhe bërthama atomike që lëvizin me energji të larta në hapësirën e jashtme. Një përkufizim tjetër: rrezet kozmike (rrezatimi kozmik) janë grimca që mbushin hapësirën ndëryjore dhe vazhdimisht bombardojnë Tokën.

Klasifikimi sipas origjinës së rrezeve kozmike:

• jashtë galaktikës sonë
• · në Galaxy
• · në Diell
• · në hapësirën ndërplanetare

Ekzistojnë rreze kozmike primare - këto janë rrezet kozmike para se të hyjnë në atmosferë dhe rrezet sekondare kozmike të formuara si rezultat i proceseve të bashkëveprimit të rrezeve primare kozmike me atmosferën e Tokës.

Rrezet kozmike janë një komponent i rrezatimit natyror (rrezatimit të sfondit) në sipërfaqen e Tokës dhe në atmosferë.

Para zhvillimit të teknologjisë së përshpejtuesit, rrezet kozmike shërbenin si burimi i vetëm i grimcave elementare me energji të lartë. Kështu, pozitroni dhe muoni u gjetën për herë të parë në rrezet kozmike.

Nga numri i grimcave, rrezet kozmike janë 90 për qind protone, 7 për qind bërthama të heliumit, rreth 1 për qind elementë më të rëndë dhe rreth 1 për qind elektrone. Kur studiohen burimet e rrezeve kozmike jashtë Sistemit Diellor, komponenti proton-bërthamor zbulohet kryesisht nga fluksi i rrezeve gama që krijon nga teleskopët orbitalë me rreze gama, dhe komponenti elektronik zbulohet nga rrezatimi sinkrotron që gjeneron, i cili ndodh. në rrezen e radios (në veçanti, në valët metër - - kur emetohen në fushën magnetike të mediumit ndëryjor), dhe me fusha të forta magnetike në zonën e burimit të rrezeve kozmike - dhe në intervalet më të larta të frekuencës. Prandaj, komponenti elektronik mund të zbulohet edhe nga instrumentet astronomike me bazë tokësore.

Si rezultat i ndërveprimit me bërthamat e atmosferës, rrezet primare kozmike (kryesisht protonet) krijojnë një numër të madh grimcash dytësore? pionet, protonet, neutronet, muonet, elektronet, pozitronet dhe fotonet. Kështu, në vend të një grimce parësore, lindin një numër i madh grimcash dytësore, të cilat ndahen në përbërës hadronikë, muonikë dhe elektron-foton.

Një kaskadë e tillë mbulon një zonë të madhe dhe quhet një dush ajri i përhapur.

Në një akt ndërveprimi, një proton zakonisht humbet ~ 50% të energjisë së tij dhe si rezultat i ndërveprimit, prodhohen kryesisht pione. Çdo ndërveprim i mëpasshëm i grimcës primare shton hadrone të reja në kaskadë, të cilat fluturojnë kryesisht në drejtim të grimcës primare, duke formuar bërthamën hadronike të dushit.

Muomn (nga shkronja greke m që përdoret për të treguar) në modelin standard të fizikës së grimcave është një grimcë elementare e paqëndrueshme me ngarkesë elektrike negative dhe spin 1?2.

Pion, pi-meson - tre lloje të grimcave nënatomike nga grupi i mezoneve. Ato janë caktuar p0, p+ dhe p?. Ata kanë masën më të vogël midis mesoneve.

Një pozitron është antigrimca e një elektroni. I përket antimateries, ka një ngarkesë elektrike +1, një spin 1/2, një ngarkesë lepton 1 dhe një masë të barabartë me masën e një elektroni. Kur një pozitron dhe një elektron asgjësohen, masa e tyre shndërrohet në energji në formën e dy (dhe shumë më rrallë, tre ose më shumë) kuanteve gama.

Pionët që rezultojnë mund të ndërveprojnë me bërthamat e atmosferës, ose mund të prishen, duke formuar komponentët muon dhe elektron-foton të dushit. Komponenti hadronik praktikisht nuk arrin sipërfaqen e Tokës, duke u shndërruar në muone, neutrino dhe g-kuanta.

G-kuantet e formuara gjatë zbërthimit të pioneve neutrale shkaktojnë një kaskadë elektronesh dhe g-kuante, të cilat nga ana e tyre formojnë çifte elektron-pozitron. Leptonet e ngarkuar humbasin energji përmes jonizimit dhe frenimit rrezatues. Sipërfaqja e Tokës arrihet kryesisht nga muonet relativiste. Komponenti elektron-foton absorbohet më fort. Një proton me energji > 1014 eV mund të krijojë 106-109 grimca dytësore. Në sipërfaqen e Tokës, hadronet e dushit janë të përqendruara në një zonë prej disa metrash; në sipërfaqen ~100 m, muonik? disa qindra metra. Fluksi i rrezeve kozmike në nivelin e detit është afërsisht 100 herë më i vogël se fluksi parësor i rrezeve kozmike (~ 0,01 cm-2 s-1).

Burimet kryesore të rrezeve primare kozmike janë shpërthimet e supernovës (rrezet kozmike galaktike) dhe Dielli. Energjitë e larta (deri në 1016 eV) të rrezeve kozmike galaktike shpjegohen nga nxitimi i grimcave në valët goditëse të krijuara nga shpërthimet e supernovës. Natyra e rrezeve kozmike me energji ultra të lartë nuk ka ende një interpretim të qartë. Intensiteti i rrezeve kozmike në intervale të mëdha kohore ishte konstant për ~ 109 vjet. Megjithatë, janë shfaqur dëshmi se 30-40 mijë vjet më parë intensiteti i rrezeve kozmike ishte dukshëm i ndryshëm nga sot. Intensiteti maksimal shoqërohet me një shpërthim afër sistemit diellor.

rrezja primare kozmike

Lista e burimeve të informacionit

http://nuclphys.sinp.msu.ru/spargalka/039.htm

http://nuclphys.sinp.msu.ru/enc/e083.htm

https://ru.wikipedia.org/wiki/Cosmic_rays

https://ru.wikipedia.org/wiki/Pion_(grimca)

https://ru.wikipedia.org/wiki/Muon

https://ru.wikipedia.org/wiki/Andron

https://ru.wikipedia.org/wiki/Positron

1. Rrezet kozmike (CR) janë një rrymë grimcash të ngarkuara me energji të lartë që mbërrijnë në sipërfaqen e Tokës afërsisht në mënyrë izotropike nga të gjitha drejtimet e hapësirës së jashtme. Ka rreze kozmike parësore dhe dytësore.

CL primare vijnë në Tokë nga kosu0sa Ato përfshijnë CR galaktike që vijnë nga hapësira galaktike, dhe CR diellore të lindura në Diell gjatë shpërthimeve.

KL sekondare lindin në atmosferën e tokës. Ato formohen gjatë bashkëveprimit të rrezeve primare kozmike me atomet e lëndës atmosferike.

Zbulimi i CL lidhet!0 me studimin e përcjellshmërisë elektrike të ajrit. Në fillim të shekullit të 20-të. u vërtetua në mënyrë të besueshme se ^Y0" B0W, që gjendet edhe në një enë të mbyllur, është gjithmonë i jonizuar. Pas zbulimit të radioaktivitetit natyror, u bë e qartë se burimi i jonizimit ndodhet jashtë enës që përmban ajër dhe përfaqëson rrezatimin radioaktiv nga shkëmbinjtë. Kjo do të thotë që me rritjen e lartësisë, jonizimi i ajrit duhet të ulet.

Në vitin 1912, austriaku Victor Hess u ngjit në një balonë me ajër të nxehtë, duke pasur një elektroskop në një enë të mbyllur hermetikisht, presioni i ajrit në të cilin mbeti konstant. Ai zbuloi se kur ngjitej në 600 m të parë, jonizimi i ajrit u ul. Por, duke filluar nga 600 m, ajo filloi të rritet sa më lart aq më shpejt. Në një lartësi prej 4800 m, përqendrimi i joneve u bë 4 herë më i lartë se në nivelin e detit. Prandaj, Hess sugjeroi që rrezatimi jonizues me fuqi shumë të lartë depërtues bie në kufirin e atmosferës së tokës nga hapësira e jashtme.

Më vonë u kryen eksperimente me balona. Doli se në një lartësi prej 8400 m, jonizimi është 10 herë më i madh se në nivelin e detit në një lartësi prej 20 km, dhe me ngritje të mëtejshme fillon të ulet. Kjo shpjegohet me faktin se në një lartësi prej 20 km, si rezultat i ndërveprimit (atmosfera e CR-ve parësore, krijohet përqendrimi më i lartë i grimcave sekondare jonizuese.

2. Rrezet primare kozmike (PCR). Le të shqyrtojmë spektrin e energjisë, përbërjen, diapazonin dhe mekanizmin e nxitimit të grimcave në PCL

A. Energjia e PCL-së është shumë e lartë. Për shumicën e grimcave ajo kalon 10 GeV. Prandaj, detyra kryesore gjatë zbulimit të grimcave PCL është që grimcat të ngadalësohen brenda detektorit. Vetëm në këtë rast mund të matet energjia totale e tyre.

Për herë të parë, spektri i energjisë i PCR mund të matet drejtpërdrejt në satelitët e serisë Proton në 1965-69. Më vonë, këto matje u përsëritën në satelitët e Hënës dhe Marsit jashtë fushës magnetike të Tokës. Energjia e grimcave PCL u mat duke përdorur një kalorimetër jonizimi. Pajisja është një sistem shtresash objektivash bërthamore, pllaka fotografike dhe sportele. Duke ndërvepruar me bërthamat e synuara (metali i rëndë), grimca kozmike gjeneron një rrymë kuante γ të fortë. Në shtresat e plumbit, këto kuanta γ gjenerojnë ortekë të fuqishëm grimcash jonizuese, të cilat regjistrohen në emulsione dhe numërues fotografikë. Nëse trashësia e shtresave të kalorimetrit është e madhe dhe të gjitha grimcat e ortekut mbeten në të, atëherë me numrin e tyre një mund të përcaktojë energjinë e grimcës primare kozmike. Kalorimetrat e jonizimit kanë një vëllim deri në disa metra kub. metra dhe pesha deri në 20 ton.

Figura 166 tregon varësinë e intensitetit I të fluksit të grimcave PCR nga energjia e tyre E në një shkallë logaritmike. Intensiteti I shprehet me numrin e grimcave për 1 m 2 të sipërfaqes së tokës nga një kënd i ngurtë prej 1 sr në 1 s. Energjia E jepet në gigaelektronvolt (1 GeV = 109V).

Në diapazonin e energjisë E nga 10 deri në 10 6 GeV, spektri i energjisë përshkruhet me formulën empirike I = AE - γ, ushqimi A = 10 18 h/m 2 sr-s, γ = 1.6.

Fluksi total i PCL është afërsisht 104 pjesë/m2 sr. Energjia maksimale e PCR arrin 10 11 GeV Kjo do të thotë se PCR është një burim unik i energjive ultra të larta pasi energjia maksimale e përftuar në përshpejtuesit nuk i kalon 10 5 GeV. Por ka shumë pak grimca me energji E> 10 6 GeV. Ka mesatarisht një grimcë të tillë në vit për sipërfaqe prej 1 m2.

Energjia e PCL-së është me origjinë jo termike. Pra, brenda yjeve energjia mesatare e grimcave është e barabartë me Eср = 3kT/2 = 3*1,4*10 -23 *10 9 /2 = 2,1*10 -14 J=0,1 MeV. Dhe energjia mesatare e grimcave PCR pranë Tokës është 100 MeV, domethënë 1000 herë më shumë. Kjo do të thotë se grimcat kozmike përshpejtohen në disa procese astrofizike të natyrës elektromagnetike.

b. Përbërja e PCL. Rrezatimi parësor kozmik në vendndodhjen e Sistemit Diellor është izotropik në drejtim dhe konstant në kohë. Në bazë të përbërjes së tij, PCL ndahet në grupet e mëposhtme.

p-grupi. Përmban bërthama hidrogjeni - protone 1 1 p, deuterone 2 1 D, tritone 3 1 T

α-grupi. Përmban bërthama helium 4 2 He, 3 2 He.

L - grup (nga drita angleze - drita). Përmban bërthama të lehta të litiumit, beriliumit dhe borit.

M-grupi (mezolight - dritë mesatare). Përmban bërthama nga karboni C në fluor F.

H - grup (i rëndë - i rëndë). Përmban bërthama të rënda nga neoni Ne deri te kaliumi K.

VH - grup (shumë i rëndë - shumë i rëndë). Përmban bërthama nga kalciumi Ca (Z=20) deri te zinku Zn (z=30).

Grupi SH (super i rëndë - super i rëndë). Përmban bërthama që fillojnë me galium Ca

E - grup. Përmban e elektrone dhe e + pozitrone.

Në ndryshim nga përmbajtja mesatare e elementeve në Univers, në PCR vërehet një përmbajtje e rritur e bërthamave të mesme dhe të rënda: grupet e bërthamave të mesme L - 150,000 herë, grupet H - 2,5 herë, grupet VH - 60 herë, grupet SH-n 14 herë.

Përmbajtja e bërthamave në grupin L mund të supozohet se bërthamat e grupit L lindin në PCR si rezultat i përplasjeve të bërthamave me z> 6 me grimcat e gazit ndëryjor, të përbërë kryesisht nga hidrogjeni dhe helium. Si rezultat i reaksionit të fragmentimit, bërthamat e rënda shtypen dhe përftohen bërthamat e grupit L, nëse pranojmë këtë hipotezë, atëherë mund të vlerësojmë rrugën mesatare që përshkon një grimcë kozmike nga vendi i lindjes së saj.

V. Rruga mesatare e grimcave në PCL. Lëreni gazin kozmik nga bërthamat e hidrogjenit të mbushë në mënyrë uniforme hapësirën e jashtme. Nga një burim që gjeneron grimca të rënda, masa e të cilave është më e madhe se masa e bërthamave të grupit, një rreze paralele grimcash përhapet përgjatë boshtit OA1. Kur grimcat e rënda përplasen me bërthamat e hidrogjenit, formohen bërthama të lehta të grupit I, duke lëvizur në të njëjtin drejtim.

Si rezultat i shtypjes së grimcave të rënda, intensiteti I t i rrezes së grimcave të rënda

duhet të zvogëlohet me distancën sipas ligjit të Bouguerit, I t = I t0 exp(-σNx), (25.2) ku I t është intensiteti fillestar i rrezes së grimcave të rënda, N është përqendrimi i bërthamave të hidrogjenit në gazin kozmik. σ është seksioni i tërthortë efektiv i reaksionit të fragmentimit bërthamor me formimin e bërthamave të grupit L. Le që në çdo përplasje, kur një grimcë e rëndë zhduket, shfaqet vetëm një grimcë e lehtë e grupit L. Intensiteti i fluksit të grimcave I do të rritet distanca sipas ligjit I e , = I 0 - I t = I T . (25.3) Raporti i intensitetit të grimcave të lehta dhe të rënda në PCL duhet të rritet me distancën I l /I t = /exp(-σNx)= exp(-σNx)-1

Duke treguar raportin I l /I t = n, fitojmë: x = 1п(n + l)/σN. (25.5). Raporti n= I l /I t = 15/(52+15+4)=1/5=0.2. Nga vlerësimet astrofizike, përqendrimi i kokrrave të pluhurit - bërthamave të hidrogjenit në hapësirë ​​është afërsisht i barabartë me 1 grimcë për 1 cm 3, pra n = 10 6 m -3. Seksioni kryq efektiv për reaksionet e fragmentimit të vëzhguara në kushte tokësore na lejon të pranojmë vlera prej σ = 10 -30 m 2. Prandaj x = ln(1.2)/10 -30 *10 6 =2*10 23 m.

Distancat kozmike në astrofizikë zakonisht shprehen në parsekë. Sipas përkufizimit, një parsek është distanca nga e cila diametri i orbitës së tokës (150 milion km) është i dukshëm në një kënd prej 1 sekonde. Një parsek është një distancë shumë e madhe, 1 ps = 3*10 16 m E shprehur në parsekë, rruga e grimcave PCR në Tokë është x = 7000 kps.

Studimet astrofizike kanë vërtetuar se galaktika jonë ka formën e një lente dykonvekse me një diametër prej 25 kpc dhe një trashësi deri në 2 kpc, e rrethuar nga një gaz kozmik Halo në formën e një topi Krahasimi i vlerës së vlerësuar të x madhësia e galaktikës tregon se x = 7000 kpc shumë herë

më i madh jo vetëm se diametri i Galaxy (25 kpc), por edhe diametri i Halo (30 kpc). Nga kjo rrjedh se PCR-të lindin jashtë Galaxy tonë.

Me sa duket, ky përfundim nuk është i saktë. Së pari, supozohej se në çdo reaksion fragmentimi lind vetëm një grimcë e grupit L. Në fakt, mund të lindin më shumë prej tyre. Prandaj, rritja e rrjedhës së grimcave të grupit L mund të ndodhë më shpejt dhe në një distancë më të vogël x. Së dyti, supozohej se në të gjitha përplasjet drejtimi i lëvizjes së grimcave nuk ndryshon. Por kjo nuk është e vërtetë. Natyra e lëvizjes së grimcave PCL është më afër lëvizjes së grimcave Brownian. Trajektorja e tyre është një vijë e thyer. Prandaj, grimcat PCR mund të udhëtojnë në shtigje shumë më të gjata brenda Galaxy në krahasim me madhësinë e tij.

Vlerësime më rigoroze çojnë në përfundimin se të paktën 90% e grimcave PCR (rrezet galaktike) lindin brenda Galaxy. Dhe vetëm rreth 10% e grimcave PCR vijnë nga jashtë Galaxy (rrezet metagalaktike). Për shkak të natyrës difuze të lëvizjes së grimcave kozmike, informacioni për pozicionin e burimeve të grimcave të ngarkuara fshihet. Prandaj, rrezatimi kozmik, me përjashtim të kuanteve të fushës EM, është izotropik.

G. Mekanizmi i përshpejtimit të grimcave PCL. Më e mundshme është hipoteza e Fermit. Ai sugjeroi që gjatë shpërthimeve të supernovës, formohen re të zgjeruara të magnetizuara të plazmës, të cilat shpërndahen nga epiqendra e shpërthimit me shpejtësi të mëdha. Grimcat e ngarkuara në përplasjet e ardhshme me re të tilla reflektohen prej tyre. Në përputhje me ligjin e ruajtjes së momentit, komponenti radial absolut i shpejtësisë së grimcave rritet me dyfishin e shpejtësisë së resë, υ 2 R = - υ 1 R + 2υ 0. Nëse një grimcë kap një re, shpejtësia e saj zvogëlohet. Por grimca të tilla mund të jenë vetëm ato që kanë lindur brenda yllit. Dhe për ato grimca që janë jashtë yllit, realizohen lëvizje kundër. Prandaj, energjia kinetike e grimcave kozmike rritet me kalimin e kohës.

3. Origjina e PKJI. Ekzistojnë 4 burime kryesore të PCR: yje të rinj,

supernova, pulsarët, kuazarët.

A. Yjet e rinj (NS)- këto janë sisteme të afërta yjore binare me një masë totale prej 1-5 masash diellore, që rrotullohen rreth një qendre të përbashkët të masës. Para shpërthimit, ato kanë një madhësi vizuale 4-5 njësi.

Gjatë një shpërthimi, brenda 1-100 ditëve tokësore, shkëlqimi i tyre rritet 100-1000000 herë. Pas së cilës, gjatë disa viteve, ajo dobësohet në vlerën e saj origjinale. Gjatë ndezjes, NS lëshon rreth 10 38 J energji. Disa vite pas shpërthimit, një predhë gazi sferike me një shpejtësi të zgjerimit radial = 1000 km/s zbulohet në vendin e NS. Masa e guaskës është rreth 0.01 masë diellore, energjia e saj kinetike është rreth 10 39 J.

Arsyeja për ndezjen e NS është se grumbullimi ndodh në sistemin binar - rrjedha e materies nga një xhuxh i kuq i ftohtë në një xhuxh të bardhë të nxehtë. Si rezultat, në një yll të nxehtë ekuilibri midis forcave gravitacionale, nga njëra anë, dhe forcave të presionit optik dhe gaz-kinetik, nga ana tjetër, është i shqetësuar. Kjo çon në shpërthimin e një ylli të nxehtë.

Shpërthimet e NZ janë një dukuri e zakonshme. 100-200 NS ndezen në Galaxy tonë në vit. Ato nuk kanë natyrë katastrofike dhe përsëriten në disa yje pas muajsh dhe vitesh. Një pjesë e caktuar e grimcave PCL mund të vijnë nga predha NS.

b. Supernova (SNS). Ky është emri që u jepet yjeve, shkëlqimi i të cilëve gjatë një shpërthimi bëhet në përpjesëtim me shkëlqimin e galaktikës së cilës i përket. Kështu, SES i vitit 1885, në mjegullnajën e Andromedës, kishte shkëlqimin e të gjithë galaktikës. Sasia e energjisë e emetuar gjatë një shpërthimi NS është rreth 10 44 J. Është një milion herë më e madhe se energjia e një shpërthimi NS. Në Galaxy tonë, një SNS ndizet mesatarisht një herë në 300 vjet. NOS-i i fundit u vëzhgua nga Kepleri në 1604 (NOS e Keplerit).

Shkëlqimi maksimal i SNS është 1-3 javë. Predha e hedhur nga ylli ka një masë deri në 10 herë më të madhe se masa e Diellit dhe një shpejtësi deri në 20,000 km/s. Shumë grimca PCL gjithashtu burojnë nga këto predha. Pas shpërthimit të SNS, në vend të tyre zbulohen mjegullnaja dhe pulsarët. Deri më sot janë gjetur rreth 90 mbetje të SNZ. Mund të supozohet se mekanizmi i formimit të SNZ-ve bazohet në një rregullsi: sa më e madhe të jetë masa e bërthamave atomike, aq më e lartë është temperatura në të cilën ndodh reaksioni i shkrirjes së tyre termonukleare.

Kur një protoyll del nga një mjegullnajë gaz-pluhur, e gjithë hapësira e mjegullnajës mbushet me hidrogjen. Për shkak të ngjeshjes gravitacionale të resë, temperatura rritet gradualisht. Kur temperatura arrin T = 10 7 K, fillon një reagim i ngadaltë i sintezës së protoneve në deuterone. Fillon cikli proton-proton.

Protoylli nxehet për të shkëlqyer dhe kthehet në një yll. Forcat gravitacionale balancohen nga forcat e presionit të lehtë të gazit-kinetik. Kompresimi është ndërprerë. Gjatë periudhës së djegies së hidrogjenit, vendoset ekuilibri relativ.

Pasi pjesa më e madhe e hidrogjenit kthehet në helium, ylli fillon të ftohet dhe presioni i dritës zvogëlohet shpejt. Reaksioni i sintezës së heliumit nuk fillon sepse temperatura T1 nuk është e mjaftueshme për sintezën e bërthamave të heliumit. Gjatë procesit të ngjeshjes gravitacionale të një ylli, temperatura e tij rritet gradualisht. Forcat e gravitetit rriten drejtpërdrejt

është proporcionale me l/r 2, prandaj, kur arrihet temperatura T 1, ekuilibri nuk ndodh, pasi në këtë rast temperatura T 1 korrespondon me një vëllim më të vogël të yllit. Kompresimi dhe rritja e temperaturës vazhdojnë, dhe në një temperaturë të caktuar T 2 = 10 8 K fillon reaksioni i shkrirjes së bërthamave të heliumit: 3 4 2 He-> 12 6 C + 7,22 MeV (τ = 10 vjet), dhe më tej: (25,6)

4 2 He + 12 8 C-> 16 8 O + γ, 4 2 He + 16 8 O-> 20 10 Ne+ γ, 4 2 He+ 20 10 Ne -> 24 12 Mg. (25.7)

Pasi heliumi digjet, formohet një bërthamë e dendur ylli, përmbajtja e bërthamës së karbonit është C-12, oksigjen 0-16, neoni Ne-20, magnez Mg-24. Më tej, evolucioni i yllit mund të vazhdojë në një mënyrë të ngjashme. Në një temperaturë të caktuar T 3 > T 2, reaksioni i sintezës së bërthamave karbon-magnez ngacmohet. Ky cikël duhet të përfundojë me formimin e bërthamave të silikonit Si-26 dhe fosforit P-31.

Dhe së fundi, në një temperaturë T 4 > T 3 mund të ngacmohet faza e fundit e reaksionit ekzotermik të sintezës së bërthamave të silikonit dhe fosforit, e cila duhet të përfundojë me formimin e bërthamave 56 26 Fe, 59 27 Co, 57 28 Ni.

Kjo është një skemë e idealizuar. Në fakt, këto procese mund të mbivendosen. Në qendër të yllit mund të ketë reaksione të shkrirjes së bërthamave më të rënda në temperatura më të larta, dhe në periferi mund të ketë reaksione të shkrirjes së bërthamave më pak të rënda në temperatura më të ulëta. Dhe në shumicën e rasteve, evolucioni i një ylli vazhdon në heshtje. Por ndonjëherë lind një kombinim i tillë i masës, përbërjes, madhësisë dhe parametrave të tjerë të një ylli, saqë ekuilibri prishet. Nën ndikimin e gravitetit, lënda e yllit lëviz me shpejtësi drejt qendrës, duke shkaktuar shembjen e yllit. Dendësia, temperatura dhe presioni i lartë në bërthamën e një ylli mund të çojnë në disa raste në çlirimin e shpejtë të energjive të mëdha. Për shembull, si rezultat i këtij reaksioni: 16 8 O+ 16 8 O= 32 16 S+16.5 MeV. (25.8)

Ylli shpërthen, duke lindur një supernova. Nëse marrim parasysh energjinë e shpërthimit të SES E = 10 44 J dhe frekuencën e përsëritjeve të tyre, rezulton se për të ruajtur densitetin mesatar të energjisë PCL, mjafton 1% e shpërthimit të SES.

V. Pulsarët(burimet pulsuese të emetimit të radios) janë yje të vegjël neutron, deri në 20 km në diametër, që rezultojnë nga ngjeshja e shpejtë gravitacionale e mbetjeve të supernovës. Dendësia e yjeve neutrone arrin 1012 kg/m 3, që është afër densitetit të materies së bërthamave atomike.

Si rezultat i ngjeshjes së mbetjeve të yllit, induksioni i fushës magnetike në sipërfaqe arrin vlera të mëdha të rendit 10 9 Tesla. Për krahasim: induksioni maksimal i fushës magnetike i marrë në një eksperiment fizik (në solenoidet pulsuese) nuk i kalon 10 2 Tesla. Për shkak të madhësisë së tyre të vogël, shpejtësia e rrotullimit të yjeve neutron mund të arrijë 1000 Hz. Një yll i tillë magnetik që rrotullohet me shpejtësi shkakton një fushë elektrike vorbull rreth vetes. Kjo fushë përshpejton grimcat e plazmës që rrethon pulsarin në energji të larta. Bërthamat janë përshpejtuar në 10 20 eV, elektronet - në 10 12 eV. Pas largimit nga pulsari, këto grimca të shpejta plotësojnë përbërjen PCR.

Grimcat e ngarkuara që fluturojnë nga hapësira në fushën magnetike të një pulsari rrotullohen rreth linjave të fushës, duke emetuar rrezatim sinkrotron në rrezen e radios. Ky rrezatim është veçanërisht i fortë në drejtim të poleve magnetike. Meqenëse boshti i rrotullimit të pulsarit nuk përkon me boshtin magnetik, rrezja e radios përshkruan një kon. Nëse Toka është në murin e këtij koni, atëherë një sinjal regjistrohet periodikisht në të në momentin kur rrezja polare e emetimit të radios kalon Tokën.

Për shkak të humbjes së energjisë, periudha e pulsarëve rritet. Prandaj, sa më i ri të jetë pulsari, aq më e lartë është frekuenca e rrotullimit të tij. Aktualisht, njihen disa qindra pulsarë, periudhat e tyre variojnë nga 0.033 s në 4.8 s.

qyteti i Kuasarëve(shkurt për burim radio kuazi-yjor) - kuazi-yje të ngjashëm me yjet. Ata janë të ngjashëm me yjet në pamjen optike dhe të ngjashme me mjegullnajat në natyrën e spektrit të tyre. Spektrat e kuasarëve shfaqin një zhvendosje të madhe të kuqe, 2-6 herë më të madhe se më e madhja e njohur në Galaktikë. Në intervalin e dukshëm, për shembull, vërehet linja kryesore UV e serisë Lyman (D = 121.6 nm në kornizën e referencës së gazit që lëshon).

Duke përcaktuar formulën e zhvendosjes së frekuencës Doppler ν=ν 0 √((1±β)/(1-+β)), ku β=υ/s, shpejtësia radiale υ e kuazarit në raport me Tokën, dhe duke përdorur empiriken e Hubble ligji υ = Нr, ku H=1.3-10 -18 s -1 është konstanta e Hubble, ju mund të llogarisni distancën me kuazarin Distancat me kuazarin rezultuan gjigante. Renditja e tyre është r~10 10 ps. Kjo është një milion herë më e madhe se galaktika jonë. Shkëlqimi i kuazarëve ndryshon me një periudhë T prej rreth 1 orë. Meqenëse diametri i një kuazari nuk mund të kalojë c*T, ku c është shpejtësia e dritës në vakum, rezulton se madhësia e kuazareve është e vogël, jo më shumë se diametri i orbitës së Uranit (4*10 12 m) . Duke marrë parasysh distancën e madhe të kuazarëve, rezulton se ata duhet të lëshojnë një fuqi gjigante të rendit 10 45 W, e krahasueshme me Galaktikat, në një vëllim relativisht të vogël hapësire. Objekte të tilla super të fuqishme duhet të lëshojnë rryma grimcash me energji të lartë në hapësirë. Mekanizmi i energjisë i kuasarëve është i paqartë. Me një konsum kaq të madh energjie, faza aktive e kuasarëve duhet të kufizohet në 10 mijë vjet. Deri më sot, midis objekteve optike, rreth 200 konsiderohen kuazar.

4. Rrezet kozmike diellore. Dielli është ylli më i afërt me Tokën. Ky yll është në një gjendje të palëvizshme dhe për këtë arsye nuk është një burim i dukshëm i PCR në shkallën e Galaxy. Por meqenëse Toka është shumë afër Diellit, ajo është brenda mundësive të plazmës që rrjedh nga Dielli - erës diellore. Era diellore përbëhet nga protone dhe elektrone. Fillon në rrjedhat ngjitëse të gazit dinamik - pishtarë në shtresën e fotosferës dhe zhvillohet në kromosferë.

Energjia e grimcave të erës diellore është shumë e vogël në krahasim me rrezet galaktike: për elektronet E≈10 4 eV, për protonet jo më shumë se 10 11 N eV. Gjatë aktivizimit të proceseve shpërthyese në sipërfaqen e Diellit (periudha e aktivitetit diellor), përqendrimi i grimcave në erën diellore në orbitën e Tokës është qindra herë më i lartë se përqendrimi i grimcave në rrezet galaktike. Prandaj, ndikimi i erës diellore në proceset tokësore gjatë periudhës së aktivitetit diellor është shumë më i dukshëm në krahasim me rrezet galaktike. Në këtë kohë, komunikimet me radio janë ndërprerë, ndodhin stuhi gjeomagnetike dhe aurora. Por mesatarisht, kontributi i rrezeve kozmike diellore në Tokë është i vogël. Është 1-3% në intensitet.

5. Rrezet sekondare kozmikeështë një rrymë grimcash të prodhuara gjatë ndërveprimit të PCR me lëndën në atmosferën e tokës. Shpesh, kalimi i një grimce në një substancë karakterizohet nga shtegu mesatar i saj l përpara se të ndërveprojë me bërthamën e mediumit. Gama mesatare shpesh shprehet me masën e një lënde në një kolonë me sipërfaqe 1 cm2 dhe lartësi l. Kështu, e gjithë trashësia e atmosferës së tokës është 1000 g/cm2. Për protonet, diapazoni l korrespondon me 70-80 g / cm 2, për grimcat α - 25 g / cm 2, për bërthamat më të rënda kjo vlerë është edhe më e vogël. Probabiliteti që një proton të arrijë në sipërfaqen e tokës gjendet nga ligji i Bouguer-it. I/I 0 =exp(-x/l)=exp(-1000/70)≈10 -7. Nga 10 milionë protone primare, vetëm një do të arrijë në Tokë. Për grimcat α dhe bërthamat ky numër është edhe më i vogël. Në rrezet sekondare kozmike ekzistojnë 3 përbërës: bërthamore-aktive (hadron), e fortë (muon) dhe e butë (elektron-foton).

A. Komponenti aktiv bërthamor përmban protone dhe neutrone që dalin nga bashkëveprimi i protoneve dhe grimcave të tjera PCR me energji të lartë E 0 >1 GeV me bërthamat e atomeve në atmosferën e tokës, kryesisht azotin N dhe oksigjenin O. Kur një grimcë godet një bërthamë, afërsisht gjysma e energjia e tij shpenzohet në eliminimin e disa nukleoneve me energji E≈0,2 GeV, në ngacmimin e bërthamës përfundimtare dhe në prodhimin e shumëfishtë të grimcave relativiste. Këto janë kryesisht pione π +, π 0, π -. Numri i tyre për proton primar me energji E 0 ≈0,2 GeV mund të arrijë deri në 10. Bërthama e ngacmuar, duke u zbërthyer, lëshon disa nukleone të tjera ose grimca α. Nukleonet e lindura dhe grimca kryesore, duke ndërvepruar me bërthamat e atmosferës, çojnë në zhvillimin e një kaskade bërthamore. Protonet dhe grimcat e tjera të kontaminuara me energji të ulët që shfaqen në çdo ngjarje përplasjeje ngadalësohen dhe absorbohen shpejt si rezultat i humbjeve të jonizimit. Neutronet marrin pjesë në shumëzimin e mëtejshëm të grimcave aktive bërthamore deri në energjitë më të ulëta.

b. Komponent i fortë (muon). lind në një kaskadë bërthamore nga pione të ngarkuar me energji E≤100 GeV, duke u zbërthyer sipas skemës: π ± →μ ± + ν μ (ṽ μ), ku μ ± janë të ngarkuar muone. Masa e tyre e pushimit është 207 m e, dhe jetëgjatësia mesatare në kuadrin e tyre të referencës është τ 0 =2*10 6 s; ν m (ṽ m) - neutrino muon (antineutrino). Muonet, nga ana tjetër, zbehen sipas skemës: μ - →e - *ṽ, μ + →e + *ν. Meqenëse shpejtësitë e muoneve janë afër shpejtësisë së dritës, atëherë, në përputhje me teorinë e relativitetit, jetëgjatësia mesatare e tyre në kornizën e referencës të lidhur me Tokën rezulton të jetë mjaft e madhe. Si rezultat, muonët arrijnë të udhëtojnë nëpër të gjithë atmosferën dhe madje edhe rreth 20 m tokë. Kjo është gjithashtu për shkak të faktit se muonet, dhe veçanërisht neutrinot, ndërveprojnë dobët me materien. Kjo është arsyeja pse fluksi i muoneve dhe neutrinos quhet komponenti i fortë ose depërtues i rrezeve sekondare kozmike.

e. Komponenti i butë (elektron-foton). Burimi kryesor i tij janë pionet neutrale π 0 të formuara në një përplasje bërthamore. Krahasuar me pionët e ngarkuar π + dhe π -, jetëgjatësia e të cilëve është 2*10 -6 s, pionët neutralë prishen më shpejt, jetëgjatësia mesatare e tyre τ=1.8*10 -16 s. Që nga vendi i lindjes, π 0 -pion arrin të lëvizë në një distancë të parëndësishme x≈c*τ= 3*10 8 *1.8*10 -16 = 5*10 -8 m dhe zbërthehet në dy γ me energji të lartë. -kuanta: π0 → γ + γ. Këto γ-kuanta energjike në fushën e bërthamave zbërthehen në çifte elektron-pozitron, γ→ e - + e + secila prej elektroneve që rezultojnë ka një shpejtësi të lartë dhe, kur përplaset me bërthamat, lëshon γ-kuanta bremsstrahlung, e - →. e - + γ.. E kështu me radhë. Ndodh një proces i ngjashëm me ortek.

Një rritje në numrin e elektroneve, pozitroneve dhe γ-kuanteve do të ndodhë derisa energjia e grimcave të ulet në një vlerë prej 72 MeV. Pas kësaj, humbjet mbizotëruese të energjisë ndodhin përmes jonizimit të atomeve në grimca dhe shpërndarjes së Compton në kuantat γ. Rritja e numrit të grimcave në dush ndalet dhe grimcat e tij individuale thithen. Zhvillimi maksimal i komponentit të butë ndodh në një lartësi prej rreth 15 km.

Në energji shumë të larta të grimcave primare E 0 >. Ortekët e kaskadës së elektron-fotonit 10 5 GeV në atmosferën e tokës fitojnë tiparet specifike të shirave të shumtë atmosferikë. Zhvillimi i një dushi të tillë fillon në një lartësi prej 20-25 km. Numri i përgjithshëm i grimcave mund të arrijë 10 8 -10 9 . Meqenëse një grimcë në një dush ka afërsisht 1 GeV energji, energjia e grimcave primare mund të vlerësohet nga numri i grimcave në dush.

Ekzistenca e dusheve të tilla kaskadë u zbulua në vitin 1938 nga francezi Pierre Auger. Kjo është arsyeja pse ata shpesh quhen dushe Auger.

Materiali nga Wikipedia - enciklopedia e lirë

Rrezet kozmike- grimcat elementare dhe bërthamat atomike që lëvizin me energji të larta në hapësirën e jashtme.

Bazat

Fizika e rrezeve kozmike konsiderohet të jetë pjesë fizikë me energji të lartë Dhe fizika e grimcave.

Fizika e rrezeve kozmike studimet:

• proceset që çojnë në shfaqjen dhe përshpejtimin e rrezeve kozmike;
• grimcat e rrezeve kozmike, natyra dhe vetitë e tyre;
• fenomene të shkaktuara nga grimcat e rrezeve kozmike në hapësirën e jashtme, atmosferën e Tokës dhe planetët.

Studimi i rrjedhave të grimcave kozmike të ngarkuara me energji të lartë dhe neutrale që bien në kufirin e atmosferës së Tokës është detyra më e rëndësishme eksperimentale.

Klasifikimi sipas origjinës së rrezeve kozmike:

• jashtë galaktikës sonë
• në Galaxy
• në diell
• në hapësirën ndërplanetare

filloreËshtë zakon të quhen rrezet ekstragalaktike dhe galaktike. E mesmeËshtë zakon të quhen rrjedhat e grimcave që kalojnë dhe transformohen në atmosferën e Tokës.

Rrezet kozmike janë një komponent i rrezatimit natyror (rrezatimit të sfondit) në sipërfaqen e Tokës dhe në atmosferë.

Para zhvillimit të teknologjisë së përshpejtuesit, rrezet kozmike shërbenin si burimi i vetëm i grimcave elementare me energji të lartë. Kështu, pozitroni dhe muoni u gjetën për herë të parë në rrezet kozmike.

Spektri energjetik i rrezeve kozmike përbëhet nga 43% energji nga protonet, 23% nga energjia e heliumit (grimcat alfa) dhe 34% energjia e transferuar nga grimcat e tjera.

Nga numri i grimcave, rrezet kozmike janë 92% protone, 6% bërthama helium, rreth 1% elementë më të rëndë dhe rreth 1% elektrone. Kur studiohen burimet e rrezeve kozmike jashtë Sistemit Diellor, komponenti proton-bërthamor zbulohet kryesisht nga fluksi i rrezeve gama që krijon nga teleskopët orbitalë me rreze gama, dhe komponenti elektronik zbulohet nga rrezatimi sinkrotron që gjeneron, i cili ndodh në diapazoni i radios (në veçanti, në valët metër - në rrezatim në fushën magnetike të mediumit ndëryjor), dhe me fusha të forta magnetike në rajonin e burimit të rrezeve kozmike - dhe në intervalet më të larta të frekuencës. Prandaj, komponenti elektronik mund të zbulohet edhe nga instrumentet astronomike me bazë tokësore.

Tradicionalisht, grimcat e vëzhguara në rrezet kozmike ndahen në grupet e mëposhtme: $p\; (Z=1),\; \backslash alfa\; (Z=2),\; L\; (Z=3-5),\; M\; (Z=6-9),\; H\; (Z\; \backslash geqslant\; 10),\; VH\; (Z\; \backslash geqslant\; 20)$(përkatësisht, protonet, grimcat alfa, të lehta, të mesme, të rënda dhe super të rënda). Një tipar i përbërjes kimike të rrezatimit parësor kozmik është përmbajtja anormalisht e lartë (disa mijëra herë) e bërthamave të grupit L (litium, berilium, bor) në krahasim me përbërjen e yjeve dhe gazit ndëryjor. Ky fenomen shpjegohet me faktin se mekanizmi i gjenerimit të grimcave kozmike kryesisht përshpejton bërthamat e rënda, të cilat, kur ndërveprojnë me protonet e mediumit ndëryjor, kalbet në bërthama më të lehta. Ky supozim konfirmohet nga fakti se rrezet kozmike kanë një shkallë shumë të lartë të izotropisë.

Historia e fizikës së rrezeve kozmike

Treguesi i parë i mundësisë së ekzistencës së rrezatimit jonizues me origjinë jashtëtokësore u mor në fillim të shekullit të 20-të në eksperimentet që studionin përçueshmërinë e gazeve. Rryma elektrike spontane e zbuluar në gaz nuk mund të shpjegohej me jonizimin që rrjedh nga radioaktiviteti natyror i Tokës. Rrezatimi i vëzhguar doli të ishte aq depërtues sa që një rrymë e mbetur ende vërehej në dhomat e jonizimit, të mbrojtura nga shtresa të trasha plumbi. Në vitet 1911-1912, u kryen një sërë eksperimentesh me dhoma jonizimi në balona. Hess zbuloi se rrezatimi rritet me lartësinë, ndërsa jonizimi i shkaktuar nga radioaktiviteti i Tokës duhet të ulet me lartësinë. Eksperimentet e Colherster-it vërtetuan se ky rrezatim drejtohet nga lart poshtë.

Në vitet 1921-1925, fizikani amerikan Millikan, duke studiuar thithjen e rrezatimit kozmik në atmosferën e Tokës në varësi të lartësisë së vëzhgimit, zbuloi se në plumb ky rrezatim absorbohet në të njëjtën mënyrë si rrezatimi gama nga bërthamat. Millikan ishte i pari që e quajti këtë rrezatim rreze kozmike. Në vitin 1925, fizikanët sovjetikë L.A. Tuvim dhe L.V.Mysovsky matën thithjen e rrezatimit kozmik në ujë: rezultoi se ky rrezatim përthithej dhjetë herë më pak se rrezatimi gama i bërthamave. Mysovsky dhe Tuwim zbuluan gjithashtu se intensiteti i rrezatimit varet nga presioni barometrik - ata zbuluan "efektin barometrik". Eksperimentet e D.V. Skobeltsyn me një dhomë re të vendosur në një fushë magnetike konstante bënë të mundur "të parë", për shkak të jonizimit, gjurmët (gjurmët) e grimcave kozmike. D. V. Skobeltsyn zbuloi shira të grimcave kozmike. Eksperimentet në rrezet kozmike bënë të mundur që të bëhen një sërë zbulimesh themelore për fizikën e mikrobotës.

Rrezet kozmike diellore

Rrezet kozmike diellore (SCR) janë grimca të ngarkuara energjike - elektrone, protone dhe bërthama - të injektuara nga Dielli në hapësirën ndërplanetare. Energjia SCR varion nga disa keV në disa GeV. Në fundin e poshtëm të këtij diapazoni, SCR-të janë të kufizuara në protone nga rrymat e erës diellore me shpejtësi të lartë. Grimcat SCR shfaqen si rezultat i ndezjeve diellore.

Rrezet kozmike me energji ultra të lartë

Energjia e disa grimcave tejkalon kufirin GZK (Greisen - Zatsepin - Kuzmin) - kufiri teorik i energjisë për rrezet kozmike 5·10 19 eV, i shkaktuar nga ndërveprimi i tyre me fotonet e rrezatimit të sfondit të mikrovalës kozmike. Disa dhjetëra grimca të tilla u regjistruan nga Observatori AGASA gjatë një viti. (anglisht)rusisht. Këto vëzhgime nuk kanë ende një shpjegim të mjaftueshëm shkencor.

Zbulimi i rrezeve kozmike

Për një kohë të gjatë pas zbulimit të rrezeve kozmike, metodat e regjistrimit të tyre nuk ndryshonin nga metodat e regjistrimit të grimcave në përshpejtuesit, më së shpeshti numëruesit e shkarkimit të gazit ose emulsionet fotografike bërthamore të ngritura në stratosferë ose në hapësirën e jashtme. Por kjo metodë nuk lejon vëzhgime sistematike të grimcave me energji të lartë, pasi ato shfaqen mjaft rrallë, dhe hapësira në të cilën një numërues i tillë mund të kryejë vëzhgime është i kufizuar nga madhësia e tij.

Observatorët modernë funksionojnë në parime të ndryshme. Kur një grimcë me energji të lartë hyn në atmosferë, ajo ndërvepron me atomet e ajrit në 100 g/cm² të para, duke shkaktuar një turmë grimcash, kryesisht pione dhe muone, të cilat, nga ana tjetër, lindin grimca të tjera, etj. . Formohet një kon grimcash, i cili quhet dush. Grimca të tilla lëvizin me shpejtësi që tejkalojnë shpejtësinë e dritës në ajër, duke rezultuar në shkëlqimin Cherenkov, i cili zbulohet nga teleskopët. Kjo teknikë bën të mundur monitorimin e zonave të qiellit që mbulojnë qindra kilometra katrorë.

Implikimet për fluturimin në hapësirë

Astronautët e ISS, kur mbyllin sytë, shohin ndezje drite jo më shumë se një herë në 3 minuta, ndoshta ky fenomen shoqërohet me ndikimin e grimcave me energji të lartë që hyjnë në retinë. Megjithatë, kjo nuk është konfirmuar eksperimentalisht, është e mundur që ky efekt të ketë baza ekskluzivisht psikologjike.

Ekspozimi afatgjatë ndaj rrezatimit kozmik mund të ketë një ndikim shumë negativ në shëndetin e njeriut. Për zgjerimin e mëtejshëm të njerëzimit në planetët e tjerë të sistemit diellor, duhet të zhvillohet një mbrojtje e besueshme kundër rreziqeve të tilla - shkencëtarët nga Rusia dhe SHBA tashmë po kërkojnë mënyra për të zgjidhur këtë problem.

Shihni gjithashtu

• Observatori Pierre Auger ( anglisht)

Shkruani një përmbledhje në lidhje me artikullin "Rrezet kozmike"

Shënime

1. // Enciklopedi fizike / Ch. ed. A. M. Prokhorov. - M.: Enciklopedia e Madhe Ruse, 1990. - T. 2. Faktori i cilësisë - Magneto-optika. - fq 471-474. - 703 f. - ISBN 5852700614.
3. Ginzburg V.L. , Syrovatsky S.I. Gjendja aktuale e pyetjes në lidhje me origjinën e rrezeve kozmike // Fiz. - 1960. - Nr 7.- F. 411-469. - ISSN 1996-6652. - URL: ufn.ru/ru/articles/1960/7/b/
4. , Me. 18.
5. V. L. Ginzburg Rrezet kozmike: 75 vjet kërkime dhe perspektiva për të ardhmen // Toka dhe Universi. - M.: Nauka, 1988. - Nr.3. - F. 3-9.
7. , Me. 236.

Letërsia

• S. V. Murzin. Hyrje në fizikën e rrezeve kozmike. M.: Atomizdat, 1979.
• Modeli i hapësirës së jashtme - M.: Shtëpia Botuese e Universitetit Shtetëror të Moskës, në 3 vëllime.
• A. D. Filonenko(Rusisht) // UFN. - 2012. - T. 182. - fq 793-827.
• Dorman L.I. Bazat eksperimentale dhe teorike të astrofizikës së rrezeve kozmike. - M.: Nauka, 1975. - 464 f.
• ed. Shirkov D.V. Fizika e mikrobotës. - M.: Enciklopedia Sovjetike, 1980. - 528 f.

Lidhjet

Komponentët Mjegullnajat Rajonet e formimit të yjeve Formacione rreth yjore Rrezatimi

Fragment që karakterizon rrezet kozmike

Në këtë kohë, Petya, të cilit askush nuk i kushtonte vëmendje, iu afrua babait të tij dhe i kuq, me një zë të thyer, herë të ashpër, herë të hollë, tha:
"Epo, tani, babi, unë do të them me vendosmëri - dhe mamaja, çfarë të duash - do të them me vendosmëri që do të më lësh në shërbimin ushtarak, sepse nuk mundem ... kjo është e gjitha ...
Kontesha ngriti sytë drejt qiellit e tmerruar, shtrëngoi duart dhe me zemërim u kthye nga i shoqi.
- Kështu që u pajtova! - tha ajo.
Por konti u shërua menjëherë nga emocionet e tij.
"Epo, mirë," tha ai. - Këtu është një luftëtar tjetër! Ndaloni marrëzitë: duhet të studioni.
- Kjo nuk është marrëzi, babi. Fedya Obolensky është më i ri se unë dhe gjithashtu po vjen, dhe më e rëndësishmja, unë ende nuk mund të mësoj asgjë tani që ... - Petya u ndal, u skuq derisa u djersit dhe tha: - kur atdheu është në rrezik.
- E plotë, e plotë, e pakuptimtë...
- Por ju vetë thatë se ne do të sakrifikonim gjithçka.
"Petya, po të them, hesht," bërtiti konti, duke parë gruan e tij, e cila, duke u zbehur, shikoi me sy të ngulur djalin e saj më të vogël.
- Dhe unë po ju them. Kështu do të thotë Pyotr Kirillovich ...
"Unë po ju them, është marrëzi, qumështi nuk është tharë akoma, por ai dëshiron të shkojë në shërbimin ushtarak!" Epo mirë, po të them unë,” dhe konti, duke marrë letrat me vete, ndoshta për t'i lexuar përsëri në zyrë para se të pushonte, u largua nga dhoma.
- Pyotr Kirillovich, mirë, le të shkojmë të pimë duhan ...
Pierre ishte i hutuar dhe i pavendosur. Sytë jashtëzakonisht të ndritshëm dhe të gjallë të Natasha, duke iu drejtuar vazhdimisht atij më shumë se me dashuri, e sollën atë në këtë gjendje.
- Jo, mendoj se do të shkoj në shtëpi ...
- Është si të shkosh në shtëpi, por ke dashur të kalosh mbrëmjen me ne... Dhe pastaj ke ardhur rrallë. Dhe ky i imi... - tha konti me dashamirësi, duke treguar Natashën, - ajo është e gëzuar vetëm kur është me ty...
"Po, harrova... Më duhet patjetër të shkoj në shtëpi... Gjërat për të bërë..." tha Pierre me nxitim.
"Epo, mirupafshim," tha konti, duke u larguar plotësisht nga dhoma.
- Pse po largohesh? Pse jeni të mërzitur? Pse?.." pyeti Natasha Pierre, duke e parë me sfidë në sytë e tij.
“Sepse të dua! - donte të thoshte, por nuk e tha, u skuq derisa qau dhe uli sytë.
- Sepse është më mirë të të vizitoj më rrallë... Sepse... jo, thjesht kam punë.
- Pse? jo, më thuaj, - filloi Natasha me vendosmëri dhe papritmas heshti. Të dy e panë njëri-tjetrin me frikë dhe konfuzion. Ai u përpoq të buzëqeshte, por nuk mundi: buzëqeshja e tij shprehte vuajtje, dhe ai i puthi në heshtje dorën dhe u largua.
Pierre vendosi të mos vizitonte më Rostovët me veten e tij.

Petya, pasi mori një refuzim vendimtar, shkoi në dhomën e tij dhe atje, duke u mbyllur nga të gjithë, qau me hidhërim. Gjithçka e bënin sikur të mos kishin vënë re asgjë, kur ai erdhi në çaj, i heshtur dhe i zymtë, me sy të përlotur.
Të nesërmen erdhi sovrani. Disa nga oborret e Rostovit kërkuan të shkonin dhe të shihnin Carin. Atë mëngjes Petyas iu desh shumë kohë të vishej, të krehte flokët dhe të rregullonte jakat e tij si ato të mëdha. U vreros para pasqyrës, bëri gjeste, ngriti supet dhe në fund, pa i thënë askujt, veshi kapelën dhe u largua nga shtëpia nga veranda e pasme, duke u përpjekur të mos binte në sy. Petya vendosi të shkonte drejt e në vendin ku ishte sovrani dhe t'i shpjegonte drejtpërdrejt disa odarit (Petya i dukej se sovrani ishte gjithmonë i rrethuar nga odarë) se ai, konti Rostov, megjithë rininë e tij, donte t'i shërbente atdheut, asaj rinie nuk mund të ishte pengesë për përkushtimin dhe se ai është gati... Petya, ndërsa po bëhej gati, përgatiti shumë fjalë të mrekullueshme që do t'i thoshte odarit.
Petya mbështetej në suksesin e prezantimit të tij ndaj sovranit pikërisht sepse ai ishte fëmijë (Petya madje mendoi se si të gjithë do të befasoheshin në rininë e tij), dhe në të njëjtën kohë, në modelimin e jakës së tij, në hairstyle dhe në i qetë, ecje e ngadaltë, donte të paraqitej si një plak. Por sa më tej shkonte, aq më shumë argëtohej nga njerëzit që vinin e shkonin në Kremlin, aq më shumë harronte të vëzhgonte qetësinë dhe ngadalësinë karakteristike të njerëzve të rritur. Duke iu afruar Kremlinit, ai tashmë filloi të kujdesej që të mos shtyhej brenda dhe me vendosmëri, me një vështrim kërcënues, vuri bërrylat në anët e tij. Por te Porta e Trinitetit, me gjithë vendosmërinë e tij, njerëz që ndoshta nuk e dinin se për çfarë qëllimi patriotik po shkonte në Kremlin, e shtypën aq fort pas murit, saqë iu desh të nënshtrohej dhe të ndalonte deri te porta me një zhurmë gumëzhitëse poshtë. harqet zhurma e karrocave që kalojnë. Pranë Petya qëndronte një grua me një këmbësor, dy tregtarë dhe një ushtar në pension. Pasi qëndroi në portë për ca kohë, Petya, pa pritur që të kalonin të gjitha karrocat, donte të lëvizte përpara të tjerëve dhe filloi të punonte me vendosmëri me bërrylat e tij; por gruaja që qëndronte përballë tij, në të cilën ai i drejtoi fillimisht bërrylat, i bërtiti me zemërim:
- Çfarë, barchuk, po shtyn, e sheh - të gjithë janë në këmbë. Pse të ngjitesh atëherë!
"Kështu që të gjithë do të ngjiten," tha këmbësori dhe, duke filluar gjithashtu të punonte me bërryla, e shtrëngoi Petya në cepin e qelbur të portës.
Petya fshiu me duar djersën që i mbulonte fytyrën dhe drejtoi jakat e tij të lagura nga djersa, të cilat i kishte rregulluar aq mirë në shtëpi, si ato të mëdhatë.
Petya ndjeu se ai kishte një pamje të paparaqitshme dhe kishte frikë se nëse do të paraqitej ashtu para odave, nuk do të lejohej të shihte sovranin. Por nuk kishte asnjë mënyrë për t'u rikuperuar dhe për t'u zhvendosur në një vend tjetër për shkak të kushteve të ngushta. Një nga gjeneralët kalues ​​ishte një i njohur i Rostovëve. Petya donte të kërkonte ndihmën e tij, por mendoi se kjo do të ishte në kundërshtim me guximin. Kur kaluan të gjitha karrocat, turma u rrit dhe e çoi Petya në shesh, i cili ishte plotësisht i pushtuar nga njerëzit. Jo vetëm në zonë, por në shpatet, në çati, kishte njerëz kudo. Sapo Petya u gjend në shesh, ai dëgjoi qartë tingujt e këmbanave dhe bisedat e gëzueshme popullore që mbushnin të gjithë Kremlinin.
Në një kohë sheshi ishte më i gjerë, por befas u hapën të gjitha kokat, gjithçka nxitoi përpara diku tjetër. Petya u shtrydh në mënyrë që të mos merrte frymë, dhe të gjithë bërtitën: "Hurray! Urra! urray Petya qëndroi në majë të gishtave, shtyu, shtrëngoi, por nuk mund të shihte asgjë përveç njerëzve përreth tij.
Kishte një shprehje të përbashkët të butësisë dhe kënaqësisë në të gjitha fytyrat. Gruaja e një tregtari, që qëndronte pranë Petya, qante dhe lotët i rridhnin nga sytë.
- Baba, engjëll, baba! – tha ajo duke fshirë lotët me gisht.
- Hora! - bërtisnin nga të gjitha anët. Për një minutë turma qëndroi në një vend; por pastaj ajo nxitoi përsëri përpara.
Petya, duke mos kujtuar veten, shtrëngoi dhëmbët dhe brutalisht rrotulloi sytë, nxitoi përpara, duke punuar me bërryla dhe duke bërtitur "Hurray!", sikur të ishte gati të vriste veten dhe të gjithë në atë moment, por pikërisht të njëjtat fytyra brutale u ngjitën nga anët e tij me të njëjtat thirrje "Hurray!"
“Pra, kjo është ajo që është një sovran! - mendoi Petya. "Jo, unë nuk mund t'i paraqes një peticion atij vetë, është shumë e guximshme!" Përkundër kësaj, ai ende bëri rrugën e tij përpara në mënyrë të dëshpëruar dhe nga prapa shpinave të atyre që ishin përpara ai hodhi një vështrim të shkurtër një hapësirë ​​​​boshe me një pasazh të mbuluar me të kuqe. pëlhurë; por në atë kohë turma u lëkund prapa (përpara policia po largonte ata që po përparonin shumë afër procesionit; sovrani po kalonte nga pallati në Katedralen e Supozimit), dhe Petya papritur mori një goditje të tillë në anën brinjët dhe ishte aq i shtypur sa papritur gjithçka në sytë e tij u turbullua dhe ai humbi ndjenjat. Kur erdhi në vete, një lloj kleriku, me një tufë flokësh të thinjura mbrapa, me një kasollë blu të ngrënë, me siguri sekston, e mbante nën krahun e tij me njërën dorë dhe me tjetrën e mbronte nga turma e shtypur.
- I riu u godit! - tha sekstoni. - Epo, pra!.. më lehtë... i dërrmuar, i dërrmuar!
Perandori shkoi në Katedralen e Supozimit. Turma u qetësua përsëri dhe sekstoni e çoi Petya, të zbehtë dhe pa frymë, te topi i Carit. Disa njerëz patën keqardhje për Petya dhe papritmas e gjithë turma u kthye nga ai dhe rreth tij filloi një rrëmujë. Ata që qëndronin më afër i shërbyen, ia zbërthyen kopsat, e ulën në një xhaketë armësh dhe e qortuan dikë - ata që e shtypën.
"Ju mund ta shtypni atë për vdekje në këtë mënyrë." Çfarë është kjo! Për të bërë vrasje! "Shiko, i përzemërt, ai është bërë i bardhë si një mbulesë tavoline," thanë zërat.
Petya shpejt erdhi në vete, ngjyra iu kthye fytyrës, dhimbja u largua dhe për këtë telash të përkohshëm ai mori një vend në top, nga i cili shpresonte të shihte sovranin që do të kthehej. Petya nuk mendoi më të paraqiste një peticion. Sikur ta shihte, do ta konsideronte veten të lumtur!
Gjatë shërbimit në Katedralen e Supozimit - një shërbim i kombinuar lutjesh me rastin e mbërritjes së sovranit dhe një lutje falënderimi për përfundimin e paqes me turqit - turma u shpërnda; U shfaqën shitës të bërtitur të kvass, bukës së xhenxhefilit dhe farave të lulekuqes, për të cilat Petya ishte veçanërisht i interesuar dhe mund të dëgjoheshin biseda të zakonshme. Gruaja e një tregtari tregoi shallin e saj të grisur dhe tha se sa shtrenjtë ishte blerë; një tjetër tha se në ditët e sotme të gjitha pëlhurat e mëndafshta janë bërë të shtrenjta. Sekstoni, shpëtimtari i Petya, po fliste me zyrtarin se kush dhe kush po shërbente me Reverendin sot. Sekstoni përsëriti fjalën e matur disa herë, të cilën Petya nuk e kuptoi. Dy tregtarë të rinj bënin shaka me vajzat e oborrit duke gërryer arra. Të gjitha këto biseda, sidomos batutat me vajza, të cilat kishin një tërheqje të veçantë për Petya në moshën e tij, të gjitha këto biseda nuk i interesonin tani Petisë; ti u ul në sqetullën e tij, ende i shqetësuar nga mendimi i sovranit dhe dashuria e tij për të. Koincidenca e ndjenjës së dhimbjes dhe frikës kur ai u shtrëngua me një ndjenjë kënaqësie e forcoi më shumë tek ai vetëdijen për rëndësinë e këtij momenti.
Papritur, nga argjinatura u dëgjuan të shtëna topash (ata qëllonin për të përkujtuar paqen me turqit) dhe turma nxitoi me shpejtësi në argjinaturë për t'i parë ata që gjuanin. Petya gjithashtu donte të vraponte atje, por sextoni, i cili kishte marrë nën mbrojtjen e tij lëvoren e vogël, nuk e la të hynte. Të shtënat vazhduan akoma kur oficerët, gjeneralët dhe odatët dolën me vrap nga Katedralja e Zonjës, më pas të tjerët dolën jo aq shpejt, kapelet u hoqën përsëri nga koka dhe ata që kishin ikur për të parë topat vrapuan prapa. Më në fund, katër burra të tjerë me uniforma dhe shirita dolën nga dyert e katedrales. "Ura! Hora! – bërtiti sërish turma.
- Cilin? Cilin? - pyeti Petya rreth tij me një zë të qarë, por askush nuk iu përgjigj; të gjithë u tërhoqën shumë, dhe Petya, duke zgjedhur njërën nga këto katër fytyra, të cilën nuk mund ta shihte qartë për shkak të lotëve që i kishin ardhur në sy me gëzim, përqendroi gjithë kënaqësinë e tij tek ai, megjithëse nuk ishte sovrani, bërtiti. "Hurray me një zë të furishëm dhe vendosi që nesër, pavarësisht se çfarë kushtonte, ai do të ishte një ushtarak.
Turma vrapoi pas sovranit, e shoqëroi në pallat dhe filloi të shpërndahej. Tashmë ishte vonë, dhe Petya nuk kishte ngrënë asgjë, dhe djersa derdhej prej tij si breshër; por ai nuk shkoi në shtëpi dhe, së bashku me një turmë të pakësuar, por gjithsesi mjaft të madhe, qëndroi përpara pallatit, gjatë darkës së sovranit, duke parë nga dritaret e pallatit, duke pritur diçka tjetër dhe po aq zili për personalitetet që po shkonin me makinë për në veranda - për darkën e sovranit, dhe lakejtë e dhomës që shërbenin në tryezë dhe u ndezën nëpër dritare.
Në darkën e sovranit, Valuev tha, duke parë nga dritarja:
"Njerëzit ende shpresojnë të shohin Madhërinë tuaj."
Dreka tashmë kishte mbaruar, sovrani u ngrit dhe, duke mbaruar biskotën e tij, doli në ballkon. Njerëzit, me Petya në mes, nxituan në ballkon.
- Engjëll, baba! Urra, baba!.. - bërtitën njerëzit dhe Petya, dhe përsëri gratë dhe disa burra më të dobët, përfshirë Petya, filluan të qajnë nga lumturia. Një pjesë mjaft e madhe e biskotës, të cilën sovrani e mbante në dorë, u shkëput dhe ra mbi parmakët e ballkonit, nga kangjellat në tokë. Shoferi që qëndronte më afër tij me këmishë të poshtme nxitoi te kjo copë biskotë dhe e kapi atë. Disa nga turma nxituan te karrocieri. Duke e vënë re këtë, sovrani urdhëroi të servirej një pjatë me biskota dhe filloi të hidhte biskota nga ballkoni. Sytë e Petya-s u gjakosën, rreziku për t'u shtypur e emocionoi edhe më shumë, u hodh mbi biskota. Ai nuk e dinte pse, por iu desh të merrte një biskotë nga duart e mbretit dhe duhej të mos dorëzohej. Ai nxitoi dhe rrëzoi një grua të moshuar që po kapte një biskotë. Por plaka nuk e konsideronte veten të mundur, megjithëse ishte shtrirë përtokë (plakja po kapte biskotat dhe nuk i merrte me duar). Petya e rrëzoi dorën me gju, kapi biskotën dhe, sikur kishte frikë se mos vonohej, përsëri bërtiti "Hurray!", me një zë të ngjirur.
Perandori u largua dhe pas kësaj shumica e njerëzve filluan të shpërndaheshin.
"Unë thashë se do të duhej të prisnim edhe pak, dhe kështu ndodhi," thanë njerëzit me gëzim nga anët e ndryshme.
Pavarësisht se sa i lumtur ishte Petya, ai ishte akoma i trishtuar që shkoi në shtëpi dhe e dinte se e gjithë kënaqësia e asaj dite kishte mbaruar. Nga Kremlini, Petya nuk shkoi në shtëpi, por te shoku i tij Obolensky, i cili ishte pesëmbëdhjetë vjeç dhe i cili gjithashtu u bashkua me regjimentin. Duke u kthyer në shtëpi, ai njoftoi me vendosmëri dhe vendosmëri se nëse nuk e linin të hynte, ai do të ikte. Dhe të nesërmen, megjithëse nuk ishte dorëzuar ende plotësisht, konti Ilya Andreich shkoi të zbulonte se si ta vendoste Petya diku më të sigurt.

Në mëngjesin e datës 15, ditën e tretë pas kësaj, karroca të panumërta qëndronin në Pallatin Slobodsky.
Sallat ishin plot. Në të parën kishte fisnikë me uniforma, në të dytën tregtarë me medalje, mjekër dhe kaftanë blu. Në të gjithë sallën e Kuvendit Fisnik pati një zhurmë dhe lëvizje. Në një tavolinë të madhe, nën portretin e sovranit, fisnikët më të rëndësishëm u ulën në karrige me kurriz të lartë; por shumica e fisnikëve ecnin nëpër sallë.
Të gjithë fisnikët, të njëjtët që Pierre i shihte çdo ditë, qoftë në klub apo në shtëpitë e tyre, ishin të gjithë me uniforma, disa të Katerinës, disa të Pavlovit, disa të Aleksandrovit të ri, të tjerëve në fisnikun e përgjithshëm dhe ky gjeneral. karakteri i uniformës u dha diçka të çuditshme dhe fantastike këtyre fytyrave të vjetra e të reja, nga më të ndryshmet dhe më të njohura. Në mënyrë të veçantë binin në sy të moshuarit, dritëshkurtër, pa dhëmbë, tullac, të mbuluar me yndyrë të verdhë ose të rrudhosur e të hollë. Në pjesën më të madhe, ata uleshin në vendet e tyre dhe heshtën, dhe nëse ecnin e flisnin, i bashkoheshin dikujt më të ri. Ashtu si në fytyrat e turmës që Petya pa në shesh, në të gjitha këto fytyra kishte një tipar të mrekullueshëm të së kundërtës: një pritje e përgjithshme e diçkaje solemne dhe të zakonshme, dje - festa e Bostonit, Petrushka kuzhinierja, shëndeti i Zinaida Dmitrievna. , etj.
Pierre, i cili kishte veshur një uniformë të sikletshme fisniku që ishte bërë shumë e ngushtë për të që herët në mëngjes, ishte në salla. Ai ishte i emocionuar: grumbullimi i jashtëzakonshëm i jo vetëm fisnikërisë, por edhe tregtarëve - pronat, etats generaux - ngjalli tek ai një sërë mendimesh që ishin braktisur prej kohësh, por që ishin gdhendur thellë në shpirtin e tij për Contrat sociale [ Kontrata Sociale] dhe Revolucioni Francez. Fjalët që ai vuri re në apelin se sovrani do të mbërrinte në kryeqytet për të biseduar me njerëzit e tij e konfirmuan atë në këtë pikëpamje. Dhe ai, duke besuar se në këtë kuptim po afrohej diçka e rëndësishme, diçka që e priste prej kohësh, ecte, shikoi nga afër, dëgjoi bisedën, por askund nuk e gjeti shprehjen e mendimeve që e pushtonin.

Rrezet kozmike zakonisht quhen një grup fluksesh bërthamash atomike me energji të lartë, kryesisht protone, që bien në Tokë nga hapësira e jashtme, dhe rrezatimi dytësor që ato gjenerojnë në atmosferën e Tokës, në të cilën gjenden të gjitha grimcat elementare të njohura aktualisht.

§ 54. ZBULIMI I RREZEVE KOZMIKE

Hulumtimi në rrezet kozmike filloi në vitet e para të këtij shekulli në lidhje me studimin e shkakut të rrjedhjes së vazhdueshme të ngarkesës nga elektroskopët. Elektroskopi i mbyllur hermetikisht shkarkohet edhe me izolimin më të përsosur.

Në vitet 1910-1925. Eksperimente të ndryshme në balona dhe nëntokë kanë treguar se shkaku i kësaj është disa rrezatime depërtuese të forta, të cilat e kanë origjinën diku jashtë Tokës dhe intensiteti i të cilit zvogëlohet kur depërton në atmosferë. Shkakton jonizimin e ajrit në dhomën e jonizimit dhe shkarkimin shoqërues të elektroskopëve. Millikan e quajti këtë rrymë rrezatimi rreze kozmike.

Në eksperimentet e mëtejshme, u krijua një ndryshim në intensitetin e rrezatimit kozmik (densiteti i fluksit të grimcave) në varësi të lartësisë së vëzhgimit (Fig. 105).

Oriz. 105. Varësia e numrit të grimcave kozmike nga lartësia në njësi relative)

Intensiteti i rrezeve kozmike rritet relativisht shpejt deri në lartësinë përafërsisht mbi nivelin e detit, pastaj ritmi i rritjes

ngadalësohet dhe në lartësi intensiteti arrin vlerën maksimale. Kur ngrihet në lartësi të mëdha, vërehet ulja e tij dhe duke u nisur nga lartësia, intensiteti i rrezeve kozmike mbetet konstant. Si rezultat i eksperimenteve të shumta, është vërtetuar se rrezet kozmike mbërrijnë në sipërfaqen e Tokës nga të gjitha anët në mënyrë të barabartë dhe nuk ka asnjë vend në Univers që mund të quhet burim i rrezeve kozmike.

Shumë zbulime thelbësisht të rëndësishme janë bërë në studimin e rrezeve kozmike. Kështu, në vitin 1932, Anderson zbuloi një pozitron në rrezet kozmike, të parashikuar nga teoria e Dirakut. Në vitin 1937, Anderson dhe Niedermayer zbuluan -mesone dhe treguan llojin e kalbjes së tyre. Në vitin 1947, Powell zbuloi -mesone, të cilat, sipas teorisë së Yukawa, ishin të nevojshme për të shpjeguar forcat bërthamore. Në vitin 1955, u konstatua prania e K-mezoneve në rrezet kozmike, si dhe grimcat e rënda neutrale me një masë që tejkalon masën e një protoni - hiperoneve. Hulumtimi në rrezet kozmike çoi në futjen e një karakteristike kuantike të quajtur çuditshmëri. Eksperimentet me rrezet kozmike ngritën gjithashtu çështjen e mundësisë së mosruajtjes së barazisë. Proceset e gjenerimit të shumëfishtë të grimcave në një ngjarje të vetme përplasjeje u zbuluan për herë të parë në rrezet kozmike.

Kërkimet e viteve të fundit kanë bërë të mundur përcaktimin e seksionit kryq efektiv për ndërveprimin e nukleoneve me energji të lartë me bërthamat. Meqenëse rrezet kozmike përmbajnë grimca me energji që arrijnë deri në 100, rrezet kozmike janë i vetmi burim informacioni për bashkëveprimin e grimcave me energji kaq të lartë.

Përdorimi i raketave dhe satelitëve artificialë në studimin e rrezeve kozmike çoi në zbulime të reja - zbulimin e rripave të rrezatimit të Tokës. Aftësia për të studiuar rrezatimin parësor kozmik përtej atmosferës së Tokës ka krijuar metoda të reja për studimin e hapësirës galaktike dhe ndërgalaktike. Kështu, studimet e rrezeve kozmike, pasi kanë kaluar nga fusha e gjeofizikës në fushën e fizikës bërthamore dhe fizikës së grimcave elementare, tani kombinojnë ngushtë studimin e strukturës së mikrokozmosit me problemet e astrofizikës.

Në lidhje me krijimin e përshpejtuesve me energji në dhjetëra, qendra e gravitetit të drejtimit bërthamor në fizikën e rrezeve kozmike është zhvendosur në rajonin e energjive ultra të larta, ku studiohen ndërveprimet bërthamore, struktura e nukleoneve dhe grimcave të tjera elementare. vazhdojnë. Për më tepër, u ngrit një drejtim i pavarur - studimi i rrezeve kozmike në aspektet gjeofizike dhe astrofizike. Lënda e hulumtimit këtu është: rrezet primare kozmike afër Tokës (përbërja kimike, spektri i energjisë, shpërndarja hapësinore); rrezet diellore (gjenerimi i tyre, lëvizja në Tokë dhe ndikimi në Tokë

jonosferë); ndikimi i mediumit ndërplanetar dhe ndëryjor dhe i fushave magnetike në rrezet kozmike; rripat e rrezatimit pranë Tokës dhe planetëve të tjerë; Origjina e rrezeve kozmike. Mjeti më i rëndësishëm për të studiuar këto probleme është një studim i detajuar i variacioneve të ndryshme në fluksin e rrezeve kozmike të vëzhguara në Tokë dhe afër saj.

Boris Arkadyevich Khrenov,
Doktor i Shkencave Fizike dhe Matematikore, Instituti Kërkimor i Fizikës Bërthamore me emrin. Universiteti Shtetëror i Moskës D. V. Skobeltsyn. M. V. Lomonosova
“Shkenca dhe jeta” nr. 10, 2008

Kanë kaluar pothuajse njëqind vjet që kur u zbuluan rrezet kozmike - rryma grimcash të ngarkuara që vijnë nga thellësitë e Universit. Që atëherë, shumë zbulime janë bërë në lidhje me rrezatimin kozmik, por shumë mistere mbeten ende. Njëra prej tyre është ndoshta më intriguese: nga vijnë grimcat me një energji prej më shumë se 10 20 eV, domethënë pothuajse një miliard trilion elektron volt, një milion herë më e madhe se ajo që do të merret në përshpejtuesin më të fuqishëm - Përplasësi i madh Hadron? Cilat forca dhe fusha i përshpejtojnë grimcat drejt energjive të tilla monstruoze?

Rrezet kozmike u zbuluan në vitin 1912 nga fizikani austriak Victor Hess. Ai ishte punonjës i Institutit të Radiumit në Vjenë dhe kreu kërkime mbi gazet e jonizuar. Në atë kohë, ata tashmë e dinin se të gjithë gazrat (përfshirë atmosferën) janë gjithmonë pak të jonizuar, gjë që tregonte praninë e një lënde radioaktive (si radiumi) qoftë në gaz ose pranë një pajisjeje që mat jonizimin, me shumë mundësi në koren e tokës. Eksperimentet me ngritjen e një detektori jonizimi në një tullumbace u konceptuan për të testuar këtë supozim, pasi jonizimi i gazit duhet të ulet me distancën nga sipërfaqja e tokës. Përgjigja ishte e kundërta: Hesi zbuloi disa rrezatime, intensiteti i të cilit rritej me lartësinë. Kjo sugjeroi idenë se ajo vjen nga hapësira, por origjina jashtëtokësore e rrezeve u vërtetua përfundimisht vetëm pas eksperimenteve të shumta (W. Hess u nderua me çmimin Nobel vetëm në 1936). Kujtoni se termi "rrezatim" nuk do të thotë që këto rreze janë thjesht elektromagnetike në natyrë (si rrezet e diellit, valët e radios ose rrezet X); u përdor për të zbuluar një fenomen, natyra e të cilit nuk dihej ende. Dhe megjithëse shpejt u bë e qartë se përbërësi kryesor i rrezeve kozmike janë grimcat e ngarkuara të përshpejtuara, protonet, termi u ruajt. Studimi i fenomenit të ri filloi shpejt të prodhonte rezultate që zakonisht konsiderohen si "tehu i fundit i shkencës".

Zbulimi i grimcave kozmike me energji shumë të lartë menjëherë (shumë përpara se të krijohej përshpejtuesi i protonit) ngriti pyetjen: cili është mekanizmi për përshpejtimin e grimcave të ngarkuara në objektet astrofizike? Sot e dimë se përgjigja doli të ishte jo e parëndësishme: një përshpejtues natyror, "kozmik" është rrënjësisht i ndryshëm nga përshpejtuesit e krijuar nga njeriu.

Së shpejti u bë e qartë se protonet kozmike, duke fluturuar nëpër materie, ndërveprojnë me bërthamat e atomeve të saj, duke lindur grimca elementare të paqëndrueshme të panjohura më parë (ato u vëzhguan kryesisht në atmosferën e Tokës). Studimi i mekanizmit të lindjes së tyre ka hapur një rrugë të frytshme për ndërtimin e një taksonomie të grimcave elementare. Në laborator, ata mësuan të përshpejtojnë protonet dhe elektronet dhe të prodhojnë rrjedha të mëdha prej tyre, pakrahasueshme më të dendura se në rrezet kozmike. Në fund të fundit, ishin eksperimentet mbi bashkëveprimin e grimcave që merrnin energji në përshpejtuesit që çuan në krijimin e një tabloje moderne të mikrobotës.

Në vitin 1938, fizikani francez Pierre Auger zbuloi një fenomen të jashtëzakonshëm - shira të grimcave sekondare kozmike që lindin si rezultat i ndërveprimit të protoneve parësore dhe bërthamave të energjive jashtëzakonisht të larta me bërthamat e atomeve atmosferike. Doli se në spektrin e rrezeve kozmike ka grimca me një energji të rendit 10 15-10 18 eV - miliona herë më shumë se energjia e grimcave të përshpejtuara në laborator. Akademiku Dmitry Vladimirovich Skobeltsyn i kushtoi një rëndësi të veçantë studimit të grimcave të tilla dhe menjëherë pas luftës, në vitin 1947, së bashku me kolegët e tij më të afërt G. T. Zatsepin dhe N. A. Dobrotin, organizuan studime gjithëpërfshirëse të kaskadave të grimcave dytësore në atmosferë, të quajtura dushe ajri të gjerë ( EAS). Historia e studimeve të para të rrezeve kozmike mund të gjendet në librat e N. Dobrotin dhe V. Rossi. Me kalimin e kohës, shkolla e D.V. Skobeltsyna u rrit në një nga më të fuqishmit në botë dhe për shumë vite përcaktoi drejtimet kryesore në studimin e rrezeve kozmike me energji ultra të lartë. Metodat e saj bënë të mundur zgjerimin e gamës së energjive në studim nga 10 9 -10 13 eV, të regjistruara në balona dhe satelitë, në 10 13 -10 20 eV. Dy aspekte i bënë këto studime veçanërisht tërheqëse.

Së pari, u bë e mundur përdorimi i protoneve me energji të lartë të krijuar nga vetë natyra për të studiuar ndërveprimin e tyre me bërthamat e atomeve atmosferike dhe për të deshifruar strukturën më të mirë të grimcave elementare.

Së dyti, u bë e mundur gjetja e objekteve në hapësirë ​​të aftë për të përshpejtuar grimcat në energji jashtëzakonisht të larta.

Aspekti i parë doli të mos ishte aq i frytshëm sa shpresohej: studimi i strukturës së imët të grimcave elementare kërkonte shumë më tepër të dhëna për ndërveprimin e protoneve sesa mund të ofrojnë rrezet kozmike. Në të njëjtën kohë, një kontribut i rëndësishëm për të kuptuarit e mikrobotës u dha duke studiuar varësinë e karakteristikave më të përgjithshme të ndërveprimit të protoneve nga energjia e tyre. Pikërisht gjatë studimit të EAS-ve u zbulua një veçori në varësinë e numrit të grimcave dytësore dhe shpërndarjes së tyre të energjisë nga energjia e grimcave parësore, e lidhur me strukturën kuark-gluon të grimcave elementare. Këto të dhëna u konfirmuan më vonë në eksperimentet në përshpejtuesit.

Sot janë ndërtuar modele të besueshme të bashkëveprimit të rrezeve kozmike me bërthamat e atomeve atmosferike, të cilat kanë bërë të mundur studimin e spektrit të energjisë dhe përbërjes së grimcave të tyre primare të energjive më të larta. U bë e qartë se rrezet kozmike luajnë jo më pak një rol në dinamikën e zhvillimit të galaktikës sesa fushat dhe rrjedhat e tij të gazit ndëryjor: energjia specifike e rrezeve kozmike, gazit dhe fushës magnetike është afërsisht e barabartë me 1 eV për cm 3. Me një ekuilibër të tillë të energjisë në mjedisin ndëryjor, është e natyrshme të supozohet se përshpejtimi i grimcave të rrezeve kozmike ka shumë të ngjarë të ndodhë në të njëjtat objekte që janë përgjegjëse për ngrohjen dhe çlirimin e gazit, për shembull, në novae dhe supernova gjatë shpërthimit të tyre.

Mekanizmi i parë i përshpejtimit të rrezeve kozmike u propozua nga Enrico Fermi për protonet që përplasen në mënyrë kaotike me retë e magnetizuara të plazmës ndëryjore, por nuk mundi të shpjegonte të gjitha të dhënat eksperimentale. Në vitin 1977, akademiku Hermogenes Filippovich Krymsky tregoi se ky mekanizëm duhet të përshpejtojë grimcat në mbetjet e supernovës shumë më fort në frontet e valëve goditëse, shpejtësitë e të cilave janë renditje të madhësisë më të larta se shpejtësitë e reve. Sot është treguar me besueshmëri se mekanizmi i përshpejtimit të protoneve dhe bërthamave kozmike nga një valë goditëse në predhat e Supernovës është më efektiv. Por nuk ka gjasa të jetë në gjendje ta riprodhojë atë në kushte laboratorike: përshpejtimi ndodh relativisht ngadalë dhe kërkon sasi të mëdha energjie për të mbajtur grimcat e përshpejtuara. Në predhat e supernovës, këto kushte ekzistojnë për shkak të vetë natyrës së shpërthimit. Është e jashtëzakonshme që përshpejtimi i rrezeve kozmike ndodh në një objekt unik astrofizik, i cili është përgjegjës për sintezën e bërthamave të rënda (më të rënda se heliumi) të pranishëm në rrezet kozmike.

Në galaktikën tonë, ka disa Supernova të njohura më pak se një mijë vjet të vjetra që janë vëzhguar me sy të lirë. Më të famshmet janë Mjegullnaja e Gaforres në konstelacionin Demi ("Gaforrja" është mbetja e shpërthimit të Supernovës në 1054, e shënuar në kronikat lindore), Cassiopeia-A (vëzhguar në 1572 nga astronomi Tycho Brahe) dhe Kepler Supernova. në yjësinë Ophiuchus (1680). Diametrat e predhave të tyre sot janë 5-10 vite dritë (1 vit drite = 10 16 m), domethënë ato zgjerohen me një shpejtësi prej 0,01 shpejtësia e dritës dhe ndodhen në distanca prej afërsisht dhjetë mijë dritë. vite nga Toka. Predhat e Supernovës (“mjegullnajat”) u vëzhguan në rrezet optike, radio, rreze X dhe rrezet gama nga observatorët hapësinorë Chandra, Hubble dhe Spitzer. Ata treguan me besueshmëri se përshpejtimi i elektroneve dhe protoneve, i shoqëruar nga rrezatimi me rreze X, ndodh në të vërtetë në predha.

Rreth 60 mbetje supernova më të reja se 2000 vjet mund të mbushin hapësirën ndëryjore me rreze kozmike me një energji specifike të matur (~1 eV për cm 3), ndërsa më pak se dhjetë prej tyre janë të njohura. Kjo mungesë shpjegohet me faktin se në rrafshin e Galaktikës, ku janë përqendruar yjet dhe supernova, ka shumë pluhur, i cili nuk e transmeton dritën te vëzhguesi në Tokë. Vëzhgimet në rrezet X dhe rrezet gama, për të cilat shtresa e pluhurit është transparente, kanë bërë të mundur zgjerimin e listës së predhave të vëzhguara "të reja" të supernovës. Predha e fundit e tillë që u rizbulua ishte Supernova G1.9+0.3, e vëzhguar me teleskopin me rreze X Chandra duke filluar në janar 2008. Vlerësimet e madhësisë dhe shkallës së zgjerimit të guaskës së saj tregojnë se ajo u ndez afërsisht 140 vjet më parë, por nuk ishte e dukshme në rrezen optike për shkak të përthithjes së plotë të dritës së saj nga shtresa e pluhurit të Galaxy.

Të dhënat mbi shpërthimin e Supernovës në galaktikën tonë të Rrugës së Qumështit plotësohen nga statistika shumë më të pasura mbi Supernovat në galaktika të tjera. Konfirmimi i drejtpërdrejtë i pranisë së protoneve dhe bërthamave të përshpejtuara është rrezatimi gama me fotone me energji të lartë që rezulton nga prishja e pioneve neutrale - produkte të ndërveprimit të protoneve (dhe bërthamave) me lëndën burimore. Fotone të tilla me energji të lartë vërehen duke përdorur teleskopë që zbulojnë shkëlqimin Vavilov-Cherenkov të emetuar nga grimcat dytësore EAS. Instrumenti më i avancuar i këtij lloji është një grup me gjashtë teleskopë i krijuar në bashkëpunim me HESS në Namibi. Rrezet gama të Gaforres ishin të parat që u matën dhe intensiteti i saj u bë masa e intensitetit për burime të tjera.

Rezultati i marrë jo vetëm që konfirmon praninë e një mekanizmi për nxitimin e protoneve dhe bërthamave në një supernova, por gjithashtu na lejon të vlerësojmë spektrin e grimcave të përshpejtuara: spektri i rrezeve gama "sekondare" dhe protoneve dhe bërthamave "primare" janë shumë afër. Fusha magnetike në Gaforre dhe madhësia e saj lejojnë përshpejtimin e protoneve në energji të rendit 10 15 eV. Spektrat e grimcave të rrezeve kozmike në burim dhe në mjedisin ndëryjor janë disi të ndryshme, pasi probabiliteti i largimit të grimcave nga burimi dhe jetëgjatësia e grimcave në galaktikë varen nga energjia dhe ngarkesa e grimcës. Krahasimi i spektrit energjetik dhe përbërjes së rrezeve kozmike të matura pranë Tokës me spektrin dhe përbërjen në burim bëri të mundur të kuptojmë se sa gjatë udhëtojnë grimcat midis yjeve. Në rrezet kozmike afër Tokës kishte dukshëm më shumë bërthama litiumi, beriliumi dhe bori sesa në burim - numri i tyre shtesë shfaqet si rezultat i ndërveprimit të bërthamave më të rënda me gazin ndëryjor. Duke matur këtë diferencë, ne kemi llogaritur shumën X substanca nëpër të cilën kaluan rrezet kozmike ndërsa enden në mjedisin ndëryjor. Në fizikën bërthamore, sasia e materies që një grimcë has në rrugën e saj matet në g/cm2. Kjo për faktin se për të llogaritur zvogëlimin e fluksit të grimcave në përplasjet me bërthamat e materies, është e nevojshme të dihet numri i përplasjeve të një grimce me bërthamat që kanë zona (seksione) të ndryshme tërthore në drejtim. të grimcës. Duke shprehur sasinë e materies në këto njësi, fitohet një shkallë e vetme matjeje për të gjitha bërthamat.

Vlera e gjetur në mënyrë eksperimentale X~ 5–10 g/cm2 ju lejon të vlerësoni jetëgjatësinë t rrezet kozmike në mjedisin ndëryjor: t ≈ X/ρ c, Ku c- shpejtësia e grimcave afërsisht e barabartë me shpejtësinë e dritës, ρ ~ 10 –24 g/cm 3 - dendësia mesatare e mediumit ndëryjor. Prandaj, jetëgjatësia e rrezeve kozmike është rreth 10 8 vjet. Kjo kohë është shumë më e gjatë se koha e fluturimit të një grimce që lëviz me një shpejtësi Me në vijë të drejtë nga burimi në Tokë (3·10 4 vjet për burimet më të largëta në anën e Galaktikës përballë nesh). Kjo do të thotë që grimcat nuk lëvizin në një vijë të drejtë, por përjetojnë shpërndarje. Fushat magnetike kaotike të galaktikave me induksion B ~ 10 -6 gauss (10 -10 tesla) i lëvizin ato rreth një rrethi me një rreze (gyroradius) R = E/3 × 10 4 B, ku R në m, E- energjia e grimcave në eV, V - induksioni i fushës magnetike në gaus. Në energji të moderuar të grimcave E

Përafërsisht në një vijë të drejtë, vetëm grimcat me energji do të vijnë nga burimi E> 10 19 eV. Prandaj, drejtimi i grimcave me energji më të vogël se 10 19 eV që krijojnë EAS nuk tregon burimin e tyre. Në këtë rajon energjetik, gjithçka që mbetet është të vëzhgojmë rrezatimin dytësor të gjeneruar në vetë burimet nga protonet dhe bërthamat e rrezeve kozmike. Në rajonin e energjisë së vëzhgueshme të rrezatimit gama ( E

Ideja e rrezeve kozmike si një fenomen galaktik "lokal" doli të ishte i vërtetë vetëm për grimcat me energji të moderuara. E

Në vitin 1958, Georgy Borisovich Christiansen dhe German Viktorovich Kulikov zbuluan një ndryshim të mprehtë në pamjen e spektrit energjetik të rrezeve kozmike me një energji të rendit 3·10 15 eV. Në energjitë nën këtë vlerë, të dhënat eksperimentale mbi spektrin e grimcave zakonisht paraqiteshin në formën e "ligjit të fuqisë" në mënyrë që numri i grimcave N me një energji të caktuar E konsiderohej në përpjesëtim të zhdrejtë me energjinë e grimcës me fuqinë γ: N(E) = a/Eγ (γ është treguesi i spektrit diferencial). Deri në një energji prej 3·10 15 eV, treguesi γ = 2,7, por pas kalimit në energji më të larta, spektri i energjisë përjeton një "ndërprerje": për energjitë E> 3·10 15 eV γ bëhet 3,15. Është e natyrshme që ky ndryshim në spektër të lidhet me afrimin e energjisë së grimcave të përshpejtuara në vlerën maksimale të mundshme të llogaritur për mekanizmin e nxitimit në Supernova. Ky shpjegim i thyerjes në spektër mbështetet gjithashtu nga përbërja bërthamore e grimcave primare në diapazonin e energjisë 10 15 – 10 17 eV. Informacioni më i besueshëm në lidhje me të sigurohet nga instalimet komplekse të EAS - "MGU", "Tunka", "Tibet", "Cascade". Me ndihmën e tyre, merret jo vetëm informacioni për energjinë e bërthamave parësore, por edhe parametrat në varësi të numrit të tyre atomik - "gjerësia" e dushit, raporti midis numrit të elektroneve dhe muoneve, midis numrit të më energjikëve. elektronet dhe numri i përgjithshëm i tyre. Të gjitha këto të dhëna tregojnë se me një rritje të energjisë së grimcave primare nga kufiri i majtë i spektrit para thyerjes së tij në energjinë pas thyerjes, masa e tyre mesatare rritet. Ky ndryshim në përbërjen e masës së grimcave është në përputhje me modelin e përshpejtimit të grimcave në Supernova - është i kufizuar nga energjia maksimale, e cila varet nga ngarkesa e grimcave. Për protonet, kjo energji maksimale është e rendit 3·10 15 eV dhe rritet në proporcion me ngarkesën e grimcës së përshpejtuar (bërthamë), kështu që bërthamat e hekurit përshpejtohen në mënyrë efektive deri në ~10 17 eV. Intensiteti i rrjedhjeve të grimcave me energji që tejkalon maksimumin zvogëlohet me shpejtësi.

Por regjistrimi i grimcave me energji akoma më të larta (~3·10 18 eV) tregoi se spektri i rrezeve kozmike jo vetëm që nuk thyhet, por kthehet në formën e vërejtur përpara thyerjes!

Matjet e spektrit të energjisë në rajonin e energjisë "ultra-high" ( E> 10 18 eV) janë shumë të vështira për shkak të numrit të vogël të grimcave të tilla. Për të vëzhguar këto ngjarje të rralla, është e nevojshme të krijohet një rrjet detektorësh për rrjedhën e grimcave EAS dhe rrezatimit Vavilov-Cherenkov dhe rrezatimit jonizues (fluoreshencë atmosferike) të krijuara prej tyre në atmosferë në një sipërfaqe prej qindra e madje mijëra. kilometra katrorë. Për instalime kaq të mëdha, komplekse, zgjidhen lokacione me aktivitet të kufizuar ekonomik, por me aftësinë për të siguruar funksionimin e besueshëm të një numri të madh detektorësh. Instalime të tilla u ndërtuan fillimisht në zona prej dhjetëra kilometrash katrorë (Yakutsk, Havera Park, Akeno), më pas qindra (AGASA, Fly's Eye, HiRes), dhe më në fund, tani po krijohen instalime prej mijëra kilometrash katrorë (Observatori Pierre Auger në Argjentinë, Instalim teleskopik në Utah, SHBA).

Hapi tjetër në studimin e rrezeve kozmike me energji ultra të lartë do të jetë zhvillimi i një metode për zbulimin e EAS-ve duke vëzhguar fluoreshencën atmosferike nga hapësira. Në bashkëpunim me disa vende, Rusia po krijon detektorin e parë hapësinor EAS, projektin TUS. Një tjetër detektor i tillë pritet të instalohet në Stacionin Ndërkombëtar Hapësinor ISS (projektet JEM-EUSO dhe KLPVE).

Çfarë dimë sot për rrezet kozmike me energji ultra të lartë? Figura e poshtme tregon spektrin energjetik të rrezeve kozmike me energji mbi 10 18 eV, të cilat janë marrë duke përdorur instalimet e gjeneratës së fundit (HiRes, Observatori Pierre Auger) së bashku me të dhënat për rrezet kozmike të energjive më të ulëta, të cilat, siç tregohet më sipër, i përkasin galaktika e Rrugës së Qumështit. Mund të shihet se në energjitë 3·10 18 –3·10 19 eV indeksi i spektrit të energjisë diferenciale u ul në një vlerë prej 2,7-2,8, saktësisht e njëjtë me atë të vërejtur për rrezet kozmike galaktike, kur energjitë e grimcave janë shumë më të ulëta se maksimumin e mundshëm për përshpejtuesit galaktikë. A nuk tregon kjo se në energji ultra të larta rrjedha kryesore e grimcave krijohet nga përshpejtuesit me origjinë ekstragalaktike me një energji maksimale dukshëm më të lartë se ajo galaktike? Thyerja në spektrin e rrezeve kozmike galaktike tregon se kontributi i rrezeve kozmike ekstragalaktike ndryshon ndjeshëm me kalimin nga rajoni i energjive të moderuara 10 14 – 10 16 eV, ku është afërsisht 30 herë më pak se kontributi i atyre galaktikë (spektri treguar nga vija me pika në figurë), në rajonin e energjive ultra të larta ku ajo bëhet dominuese.

Në dekadat e fundit, të dhëna të shumta astronomike janë grumbulluar në objekte ekstragalaktike të afta për të përshpejtuar grimcat e ngarkuara në energji shumë më të larta se 10 19 eV. Një shenjë e dukshme që një objekt me përmasa D mund të përshpejtojë grimcat në energji E, është prania përgjatë gjithë gjatësisë së këtij objekti të një fushe magnetike B e tillë që gyrodiusi i grimcës të jetë më i vogël D. Burime të tilla kandidate përfshijnë galaktikat radio (që lëshojnë emetime të forta radio); bërthamat e galaktikave aktive që përmbajnë vrima të zeza; galaktikat që përplasen. Të gjitha ato përmbajnë avionë gazi (plazma) që lëvizin me shpejtësi të madhe, duke iu afruar shpejtësisë së dritës. Avionë të tillë luajnë rolin e valëve goditëse të nevojshme për funksionimin e përshpejtuesit. Për të vlerësuar kontributin e tyre në intensitetin e vëzhguar të rrezeve kozmike, është e nevojshme të merret parasysh shpërndarja e burimeve në distanca nga Toka dhe humbjet e energjisë së grimcave në hapësirën ndërgalaktike. Para zbulimit të emetimit të radios kozmike në sfond, hapësira ndërgalaktike dukej "e zbrazët" dhe transparente jo vetëm ndaj rrezatimit elektromagnetik, por edhe ndaj grimcave me energji ultra të lartë. Dendësia e gazit në hapësirën ndërgalaktike, sipas të dhënave astronomike, është aq e vogël (10 –29 g/cm 3) saqë edhe në distanca të mëdha prej qindra miliarda vitesh dritë (10 24 m) grimcat nuk ndeshen me bërthamat e gazit. atomet. Megjithatë, kur doli se Universi është i mbushur me fotone me energji të ulët (afërsisht 500 fotone/cm 3 me energji E f ~ 10 –3 eV), duke mbetur pas Big Bengut, u bë e qartë se protonet dhe bërthamat me energji më të madhe E~5·10 19 eV, kufiri Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK), duhet të ndërveprojë me fotonet dhe të humbasë b O pjesën më të madhe të energjisë suaj. Kështu, pjesa dërrmuese e Universit, e vendosur në distanca prej më shumë se 10 7 vite dritë nga ne, doli të ishte e paarritshme për vëzhgim në rrezet me një energji prej më shumë se 5 · 10 19 eV. Të dhënat e fundit eksperimentale mbi spektrin e rrezeve kozmike me energji ultra të lartë (instalimi HiRes, Observatori Pierre Auger) konfirmojnë ekzistencën e këtij kufiri energjie për grimcat e vëzhguara nga Toka.

Siç mund ta shihni, është jashtëzakonisht e vështirë të studiohet origjina e rrezeve kozmike me energji ultra të lartë: shumica e burimeve të mundshme të rrezeve kozmike të energjive më të larta (mbi kufirin GZK) janë aq larg sa grimcat humbasin energjinë e fituar. në burim në rrugën e tyre për në Tokë. Dhe në energji më pak se kufiri GZK, devijimi i grimcave nga fusha magnetike e Galaxy është ende i madh, dhe drejtimi i mbërritjes së grimcave nuk ka gjasa të jetë në gjendje të tregojë pozicionin e burimit në sferën qiellore.

Në kërkimin e burimeve të rrezeve kozmike me energji ultra të lartë, përdoret një analizë e korrelacionit të drejtimit të matur eksperimentalisht të mbërritjes së grimcave me energji mjaftueshëm të larta - në mënyrë që fushat e galaktikës të devijojnë pak grimcat nga drejtimi drejt burimi. Instalimet e gjeneratës së mëparshme nuk kanë dhënë ende të dhëna bindëse për korrelacionin e drejtimit të mbërritjes së grimcave me koordinatat e ndonjë klase të zgjedhur posaçërisht të objekteve astrofizike. Të dhënat më të fundit nga Observatori Pierre Auger mund të konsiderohen si një shpresë për marrjen e të dhënave në vitet e ardhshme mbi rolin e burimeve të tipit AGN në krijimin e flukseve intensive të grimcave me energji në rendin e kufirit GZK.

Interesante, instalimi AGASA mori indikacione për ekzistencën e drejtimeve "boshe" (ato ku nuk ka burime të njohura), përgjatë të cilave mbërrijnë dy ose edhe tre grimca gjatë vëzhgimit. Kjo ngjalli interes të madh në mesin e fizikantëve të përfshirë në kozmologji - shkencën e origjinës dhe zhvillimit të Universit, e lidhur pazgjidhshmërisht me fizikën e grimcave elementare. Rezulton se disa modele të strukturës së mikrokozmosit dhe zhvillimit të Universit (teoria e Big Bang-ut) parashikojnë ruajtjen në Universin modern të grimcave elementare supermasive me masë të rendit 10 23 -10 24 eV, nga të cilat materia duhet të përbëhet në fazën më të hershme të Big Bengut. Shpërndarja e tyre në Univers nuk është shumë e qartë: ato ose mund të shpërndahen në mënyrë uniforme në hapësirë, ose të "tërhiqen" në rajone masive të Universit. Karakteristika e tyre kryesore është se këto grimca janë të paqëndrueshme dhe mund të kalben në grimca më të lehta, duke përfshirë protonet e qëndrueshme, fotonet dhe neutrinot, të cilat fitojnë energji të mëdha kinetike - më shumë se 10 20 eV. Vendet ku ruhen grimca të tilla (defekte topologjike të Universit) mund të rezultojnë të jenë burime të protoneve, fotoneve ose neutrinos me energji ultra të lartë.

Ashtu si në rastin e burimeve galaktike, ekzistenca e përshpejtuesve të rrezeve kozmike ekstragalaktike me energji ultra të lartë konfirmohet nga të dhënat nga detektorët e rrezeve gama, për shembull, teleskopët HESS, që synojnë objektet e mësipërme ekstragalaktike - kandidatë për burimet e rrezeve kozmike.

Midis tyre, më premtueset ishin bërthamat aktive galaktike (AGN) me avionë gazi. Një nga objektet më të studiuara mirë në instalimin HESS është galaktika M87 në yjësinë e Virgjëreshës, në një distancë prej 50 milionë vitesh dritë nga galaktika jonë. Në qendër të saj ndodhet një vrimë e zezë, e cila u jep energji proceseve pranë saj dhe, në veçanti, rrymës gjigante të plazmës që i përket kësaj galaktike. Përshpejtimi i rrezeve kozmike në M87 konfirmohet drejtpërdrejt nga vëzhgimet e rrezatimit të tij gama, spektri energjetik i fotoneve me një energji 1-10 TeV (10 12-10 13 eV), i vëzhguar në instalimin HESS. Intensiteti i vëzhguar i rrezeve gama nga M87 është afërsisht 3% ai i Gaforres. Duke marrë parasysh ndryshimin në distancë me këto objekte (5000 herë), kjo do të thotë se shkëlqimi i M87 e tejkalon shkëlqimin e Gaforres me 25 milion herë!

Modelet e nxitimit të grimcave të krijuara për këtë objekt tregojnë se intensiteti i grimcave të përshpejtuara në M87 mund të jetë aq i madh sa që edhe në një distancë prej 50 milionë vitesh dritë, kontributi nga ky burim mund të prodhojë intensitetin e vëzhguar të rrezeve kozmike me energji mbi 10 19 eV. .

Por këtu është një mister: në të dhënat moderne të EAS-ve drejt këtij burimi nuk ka tepricë të grimcave me një energji të rendit 10 19 eV. Por a nuk do të shfaqet ky burim në rezultatet e eksperimenteve të ardhshme hapësinore, në energji të tilla kur burimet e largëta nuk kontribuojnë më në ngjarjet e vëzhguara? Situata me një thyerje në spektrin e energjisë mund të përsëritet përsëri, për shembull në një energji prej 2·10 20 . Por këtë herë burimi duhet të jetë i dukshëm në matjet e drejtimit të trajektores së grimcave primare, pasi energjitë > 2·10 20 eV janë aq të larta sa grimcat nuk duhet të devijohen në fushat magnetike galaktike.

Siç e shohim, pas një shekulli studimi të rrezeve kozmike, ne jemi përsëri në pritje të zbulimeve të reja, këtë herë rrezatimi kozmik me energji ultra të lartë, natyra e të cilit ende nuk dihet, por mund të luajë një rol të rëndësishëm në strukturën e Universit.

Literatura:
1) Dobrotin N.A. Rrezet kozmike. - M.: Shtëpia botuese. Akademia e Shkencave e BRSS, 1963.
2) Murzin V.S. Hyrje në fizikën e rrezeve kozmike. - M.: Shtëpia botuese. Universiteti Shtetëror i Moskës, 1988.
3) Panasyuk M. I. Të huajt e Universit, ose Jehona e Big Bengut. - Fryazino: “Vek2”, 2005.
4) Rossi B. Rrezet kozmike. - M.: Atomizdat, 1966.
5) Khrenov B.A. Meteorët relativistë// Shkenca në Rusi, 2001, nr. 4.
6) Khrenov B.A. dhe Panasyuk M.I. Lajmëtarët e hapësirës: larg apo afër?// Natyra, 2006, nr. 2.
7) Khrenov B.A. dhe Klimov P.A. Pritet hapja// Natyra, 2008, nr. 4.