Ғс-ң негізгі сипаттамалары

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

ҒС-ң негізгі сипаттамалары

ҒС-ң өте маңызды сипаттамаларының бірі - қарқындылық . Берілген бағыт бойынша қарқындылық деп уақыт бірлігі ішінде бірлік денелік бұрыш шегінде бағытқа перпендикуляр орналасқан бірлік бет арқылы өтетін бөлшектердің саны. өлшемділігі = бөлш. /см с ср

Бірақ әдетте сәулелену моноэнергиялық болып табылмайды, яғни әртүрлі энергиялы бөлшектерден тұрады. Бұндай сәулелену үшін спектрлік (дифференциалдық) қарқындылық деген шама пайдаланылады. [ I (E] =бөлш. /см с ср ГэВ .

Энергиялары берілген Е энергиясынан көп бөлшектердің қарқындылығын көрсететін шама- интегралдық қарқындылық :

I (>E) =

Бөлшектердің энергия бойынша үлестірілуі энергетикалық спектр деп аталады. Энергетикалық спектрдің екі түрін айырады. Ол дифференциалдық спектр - дифференциалдық қарқындылықтың энергияға тәуелділігі, және интегралдық спектр - интегралдық қарқындылықтың энергияға тәуелділігі. Интегралдық спектр тек құламалы болу мүмкін.

I мен қатар басқа бөлшектер ағыны деп аталатын шаманы жиі қарастырады. Ол уақыт бірлігі ішінде горизонталь бірлік бет арқылы өтетін бөлшектер санымен анықталады. Оны табу үшін кейбір бағыттағы қарқындылық - ге тең болса, онда бұл бағытқа бұрыштағы (бұрыш астындағы) қарқындылық cos тең болатынын еске алып, бағытталған қарқындылықты барлық бағыт бойынша интегралдау керек: F = .

Денелік бұрыш деп кеңістіктің конустық бетпен шектелген бөлігін атайды. Орталығы денелік бұрыштың төбесінде орналасқан сфераның бетінде денелік бұрышпен кесілетін ауданын сфера радиусының квадыратына бөлсек, денелік бұрыштың өлшемін аламыз.

= =

Сәулелену изотроптық болса, жартылай сферадан бөлшектер ағыны үшін келесіні жазуға болады:

F= = = =

бөлш. / см с

Дифференциалдық ағын бөлш. / см с ГэВ

Кейде көлем бірлігіндегі бөлшектер санын анықтайтын концентрация деген шаманы пайдалануға қолайлы болады. Бағытталған моноэнергиялық сәулелену жағдайында

, мұнда бөлшектер жылдамдығы (*)

Сәулелену изотропты үлестірілген жағдайда (*) формуладағы қарқындылықты барлық бағыттар бойынша интегралдау керек

Моноэнергиялық емес сәулелену үшін ұқсас формула дифференциалдық концентрация деген шаманы анықтайды. Әдетте жай концентрация деп осы шаманы, не интегралдық концентрацияны айтады:

. Егер бөлшектердің ең төменгі энергиясы болса, онда кәдімгі (әдеттегі) қоюлану болады.

Изотроптық ғарыштық сәулелену Е-ның тығыздығы

Ғарыштық сәулеленудің анизотропия дәрежесінің сипаттайтын шама да өте маңызды. Егер кейбір бағыт бойынша максималды қарқындылық байқалса, ал басқа бағыт бойынша минималды қарқындылық байқалса, онда . вектордың бағыты максималды қарқындылық байқалатын бағытпен беттеседі.

Ғарыштық сәулеленудің мүмкін көздерін іздеген кезде бұл барлық сипаттамаларды еске алу керек. Мысалы, егер ғарыштық сәулелер энергиялық спектрі дәрежелік екені белгілі болса, ғарыштық сәулелену энергия тығыздығы белгілі болса, онда ғарыштық сәулелену көзі болу мүмкін объект дәл осындай спектрді, дәл осындай энергияны жабдықтауға тиісті. Бірақ мынаны еске алу керек: 1) көздерден тіркеуіш құралға жүрген кезде ҒС қоршаған ортамен әрекеттеседі де, сипаттамалары елеулі түрде өзгереді, 2) ҒС өтетін ортаның қасиеттері, әрине, тұрақты болып қалмайды, мұның нәтижесінде ҒС-ң вариациялары, яғни ҒС-ң уақыттағы, не кеңістіктегі өзгерістері пайда болады. Әдетте ҒС вариациясы деп ҒС-ң уақыт бойынша өзгерісін айтады. Ғарыштық сәуле көздерін табу үшін өлшеніп алынған мәліметтерге сүйеніп, ҒС-ң көздер маңындағы сипаттамаларын табу керек, яғни ҒС көздерден тіркеу тұрағына дейін қозғалысын қарастыру керек.

5. ҒС-ң ядролық құрамы

Ғарыштық сәулелер(сәулелену) - ол әлемнің әйтеуір бір қойнауында жоғарғы энергияларға дейін үдетілген зарядталған бөлшектер мен тұрақты атом ядролары(кейде Ғс-ке ғарыштық гамма сәулеленуді де жатқызады, бірақ әдетте Ғс-деп тек зарядталған бөлшектерді атайды) .

Ғс бөлшектерінің энергиялары ~1-10МэВ-тен 10 ²¹ эВ-ке дейін жатады.

Ғс атомдар ядросының ағынымен анықталады, оның көп бөлігі ғарыш объекттерінде немесе ғарыш кеңістігінде жоғары энергияға дейін үдетілген не тудырылған протондар . Әдетте ҒС деп бірнеше жүздеген млн эВ энергиядан жоғары бөлшектерді түсінеді. Дегенмен, онымен(ҒС) энергиялары айтарлықтай кіші бөлшектер де(субғарыштық) тығыз байланысты, сонымен қатар, рентгендік сәулелер- ᵞ сәулелер мен нейтрино да.

1-ші реттік сәулеленудің маңызды қасиеттері болып оның құрамы мен энергетикалық спектрі табылады. Бірақ 1-ші реттік ҒС-тың барлық қасиеттерін тәжірибеден зерттеу мүмкін болмайды. Оның сипаттамаларының бір бөлігі атмосферада ҒС-пен анықталатын 2-ші реттік құбылыстарды бақылағанда белгілі болды. Осы барлық тәжірибеден алынған мәлімет Күн жүйесіндегі ҒС-ке қатысты. Жұлдызаралық кеңістікте(Галактика мен Метагалактикада) ҒС қасиеттері басқа болуы да мүмкін.

1) Алғашқы(бірінші) реттік ҒС - Жер атмосферасынан тыс Ғс ( кейде ГҒс-тің гелиомагнитосферада таралуын қарастырған кезде алғашқы Ғс деп гелиомагнитосферадан тыс Ғс-ті айтады) .

2) Екінші реттік ҒС - алғашқы Ғс-ң жер атмосферасының атом ядроларымен әрекеттесу нәтижесінде пайда болған Ғс.

Алғашқы Ғс-ң химиялық(ядролық) құрамы : ~90%-протондар;

~8%-альфа бөлшектер;

~2%-гелийден ауыр ядролар;

~аз мөлшердегі электрондар;

~ одан да аз мөлшердегі позитрондар мен антипозитрондар

Екінші реттік Ғс химиялық (ядролық) құрамы : қазіргі заманда белгілі барлық дерлік элементар бөлшектер кіреді. Одан ары элементар бөлшектер көбісі алғаш рет Ғс құрамында табылды .

6. ҒС-ң Жер атмосферасы арқылы өтуі

Жер атмосферасына енген ғарыштық сәулелердің құрамындағы протондар мен басқа зарядталған бөлшектер ауаның атомдарымен (негізінен азот пен оттегінің) соқтығысады. Соқтығысу нәтижесінде ядро жаңқаланып орнықсыз элементар бөлшектер түзіледі. Протонның ауадағы орташа соқтығыс аралық жолы 80г/см ² жуық. Бұл Жер атмосферасының қалыңдығының 1/13тең. Демек, ол атмосфераны өту кезінде бірнеше соқтығысуға душар болуы тиіс. Осыдан бірінші реттік ғарыштық сәулелердің Жерге жетуінің ықтималдылығы өте мардымсыз. Оның есесіне атмосфераның терең, жерге жақынырақ бөлігінде екінші реттік ғарыштық сәулелер бақыланады. Олардың құрамында бақыланатын элементар бөлшектердің барлығы дерлік болады. Құрамындағы бөлшектердің табиғаты мен қасиеттеріне қарай, екінші реттік ғарыштық сәулелердің ядролық активті яғни нуклондық (1), мюондық( 2 ) және электрон-фотондық (3) құраушыларын ажыратады.

Екінші реттік нұрдың ядролық активті(нуклондық) бөлігін нуклондар мен ыдырап үлгермеген және π ^- мезондар құрады. Олардың ауа ядроларымен әсерлесуі бөлшектердің жаңа тобын туғызады. Бұл құбылыс олардың энергиясы Е _к ~10 ¹⁹ эВ деңгейге дейін төмендегенше жалғасады. Жер бетіне ядролық активті(нуклондық) бөлшектердің 1% ғана жетеді.

Мюондық және нейтринолық құраушылар зарядталған пиондардың ыдырауы нәтижесінде пайда болады: π ^+- →μ ⁺ + ν _μ (ν _μ )

Мюондар тек нәзік және электромагниттік әсерлесулерге қатысады, ядролық әсерлесуге қатыспайды. Осының нәтижесінде олар Жер бетіне жетіп, оның қойнауына бірнеше километрге дейін енеді. Нейтрино Жерді оп-оңай тесіп өте алады.

Электрон-фотондық құраушы бейтарап пионның

π ₀ →2 ᵞ

ыдырауынан туады. Ядроның электр өрісінде гамма-квант электрон- позитрон қосағын түзеді:

ᵞ → е ⁺ + е ^-

Электрон мен позитронның тежелуі салдарынан жаңадан гамма-кванттар түзіліп, олар өз кезегінде электрон -позитрондық қосақтар туғызады. Бұл құбылыс бөлшектердің санының тасқынды өсуін береді. Бұл тасқындық құбылыс бөлшектердің энергиясы радиациялық шығын мен иондау шығыны мөлшерлес болғанға дейін созылып, одан кейін тасқын бәсеңдейді. Тасқынның құрамындағы бөлшектер саны бірінші реттік бөлшектің энергиясына пропорционал болады. Энергиясы Е _к >10 ¹⁴ эВ бөлшек туғызатын тасқынның құрамында 10 ⁶ -10 ⁹ электрон мен позитрон болады. Мұндай тасқындарды енді атмосфералық нөсер (EAH) деп атайды. EAH асқын энергиялы ғарыштық сәулелерді зерттеулерде қолданылады.

Жер атмосферасының жуан қабаты (1000 г/см ² жуық) арқылы өтіп, алғашқы ҒС (яғни Жер атмосферасынан тыс ҒС) атмосфера атом ядроларымен әсерлесіп, құрамы мүлдем басқаша екінші реттік ҒС тудырады (1 сурет) .

1 сурет- ҒС-ң Жер атмосферасымен әсерлесуі

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.