stringtranslate.com

Обсерватория космических лучей

Обнаружение ливня

Обсерватория космических лучей — это научная установка, построенная для обнаружения высокоэнергетических частиц, приходящих из космоса, называемых космическими лучами . Обычно это фотоны (высокоэнергетический свет), электроны, протоны и некоторые более тяжелые ядра, а также частицы антиматерии . Около 90% космических лучей — это протоны, 9% — альфа-частицы , а оставшийся ~1% — другие частицы.

Пока невозможно построить оптику, формирующую изображение для космических лучей, как телескоп Вольтера для рентгеновских лучей с более низкой энергией , [1] [2], хотя некоторые обсерватории космических лучей также ищут гамма-лучи высокой энергии и рентгеновские лучи. Космические лучи сверхвысокой энергии (UHECR) создают дополнительные проблемы обнаружения. Один из способов изучения космических лучей — это использование различных детекторов для наблюдения за аспектами ливня космических лучей .

Методы обнаружения гамма-лучей: [3]

Например, в то время как фотон видимого света может иметь энергию в несколько эВ, космический гамма-луч может превышать ТэВ (1 000 000 000 000 эВ). [3] Иногда космические гамма-лучи (фотоны) не группируются с ядрами космических лучей. [3]

История

Излучение Черенкова (свет), светящееся в ядре ядерного реактора. Для сравнения, камера запечатлела синий свет от этого эффекта в воде от излучения, испускаемого реактором, обсерватории космических лучей ищут это излучение, исходящее от космических лучей в атмосфере Земли

«В 1952 году простой и смелый эксперимент позволил впервые наблюдать черенковский свет, создаваемый космическими лучами, проходящими через атмосферу, что дало начало новой области астрономии». [4] Эта работа [5] , потребовавшая минимальных затрат на оборудование (мусорный ящик, параболическое зеркало из военных излишков и фотоумножительная трубка диаметром 5 см) и основанная на предложении Патрика Блэкетта, в конечном итоге привела к нынешним международным многомиллиардным инвестициям в гамма-астрономию.

Спутник Explorer 1 , запущенный в 1958 году, впоследствии измерил космические лучи. [6] Всенаправленная трубка Гейгера-Мюллера Anton 314 , разработанная Джорджем Х. Людвигом из Лаборатории космических лучей Государственного университета Айовы , обнаружила космические лучи . Она могла обнаруживать протоны с энергией более 30 МэВ и электроны с энергией более 3 МэВ. Большую часть времени прибор был насыщен ; [7]

Иногда приборы сообщали ожидаемое количество космических лучей (приблизительно тридцать отсчетов в секунду), но иногда они показывали странное нулевое количество отсчетов в секунду. Университет Айовы (под руководством Ван Аллена) отметил, что все сообщения о нулевом количестве отсчетов в секунду были получены с высоты 2000+ км (1250+ миль) над Южной Америкой, в то время как пролеты на высоте 500 км (310 миль) показывали ожидаемый уровень космических лучей. Это называется Южно-Атлантической аномалией . Позже, после Explorer 3, был сделан вывод, что оригинальный счетчик Гейгера был подавлен («насыщен») сильным излучением, исходящим от пояса заряженных частиц, захваченных в космосе магнитным полем Земли. Этот пояс заряженных частиц теперь известен как радиационный пояс Ван Аллена .

Космические лучи изучались на борту космической станции «Мир» в конце 20-го века, например, в ходе эксперимента SilEye. [8 ] В ходе эксперимента изучалась связь между вспышками, которые видели астронавты в космосе, и космическими лучами, визуальными явлениями космических лучей . [8]

В декабре 1993 года гигантский атмосферный ливень Акено в Японии (сокращенно AGASA ) зарегистрировал одно из самых мощных событий космических лучей, когда-либо наблюдавшихся. [9]

В октябре 2003 года обсерватория Пьера Оже в Аргентине завершила строительство своего 100-го поверхностного детектора и стала крупнейшей в мире решеткой космических лучей. [9] Она обнаруживает космические лучи с помощью двух различных методов: наблюдения за черенковским излучением, возникающим при взаимодействии частиц с водой, и наблюдения за ультрафиолетовым светом, испускаемым в атмосфере Земли. [9] В 2018 году установка обновления под названием AugerPrime начала добавлять в обсерваторию сцинтилляционные и радиодетекторы.

В 2010 году была завершена расширенная версия AMANDA под названием IceCube . IceCube измеряет черенковский свет в кубическом километре прозрачного льда. По оценкам, он обнаруживает 275 миллионов космических лучей каждый день. [9]

Космический челнок Endeavor доставил альфа-магнитный спектрометр (AMS) на Международную космическую станцию ​​16 мая 2011 года. Всего за год работы AMS собрал данные о 17 миллиардах событий, связанных с космическими лучами. [9]

Обсерватории и эксперименты

Существует ряд инициатив по исследованию космических лучей. Они включают в себя, но не ограничиваются:

Космические лучи сверхвысокой энергии

Обсерватории для изучения космических лучей сверхвысокой энергии :

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Вольтер, Х. (1952). «Системы скользящего падения зеркал как оптика формирования изображений для рентгеновских лучей». Annalen der Physik . 10 (1–2): 94–114. Bibcode : 1952AnP...445...94W. doi : 10.1002/andp.19524450108.
  2. ^ Уолтер, Х. (1952). «Verallgemeinerte Schwarzschildsche Spiegelsysteme streifender Reflexion als Optiken für Röntgenstrahlen». Аннален дер Физик . 10 (4–5): 286–295. Бибкод : 1952АнП...445..286Вт. дои : 10.1002/andp.19524450410.
  3. ^ abc GSFC Гамма-телескопы и детекторы
  4. ^ "Открытие черенковского излучения воздуха". 18 июля 2012 г.
  5. ^ Гэлбрейт, У.; Джелли, Дж. В. (1952). «Световые импульсы с ночного неба, связанные с космическими лучами». Nature . 171 (4347): 349–350. Bibcode :1953Natur.171..349G. doi :10.1038/171349a0. S2CID  4249692.
  6. ^ "Explorer-I и Jupiter-C". Технический паспорт . Департамент астронавтики, Национальный музей авиации и космонавтики , Смитсоновский институт . Получено 2008-02-09 .
  7. ^ "Детектор космических лучей". Главный каталог NSSDC . NASA . Получено 2008-02-09 .
  8. ^ аб Бидоли, В; Казолино, М; Де Паскаль, член парламента; Фурано, Дж; Морселли, А; Наричи, Л; Пикоцца, П; Реали, Э; Спарволи, Р; Гальпер, AM; Озеров ЮВ, Попов АВ; Вавилов, Н.Р.; Александров А.П.; Авдеев С.В.; Ю, Батурин; Ю, Бударин; Падалко, Г; Шабельников В.Г.; Барбеллини, Дж; Бонвичини, Ж; Вакки, А; Зампа, Н; Барталуччи, С; Мацзенга, Г; Риччи, М; Адриани, О; Спиллантини, П; Боэзио, М; Карлсон, П; Фуглесанг, К; Кастеллини, Дж; Саннита, РГ (2000). «Исследование космических лучей и световых вспышек на борту космической станции МИР: эксперимент SilEye». Рекламное пространство Res . 25 (10): 2075–9. Bibcode : 2000AdSpR..25.2075B. doi : 10.1016/s0273-1177(99)01017-0. PMID  11542859.
  9. ^ abcde "Космические лучи | Хронология ЦЕРНа". timeline.web.cern.ch . Архивировано из оригинала 2017-09-15 . Получено 2017-09-15 .
  10. ^ "EAS". Институт космофизических исследований и аэрономии им . Ю.Г. Шафера СО РАН . Дата обращения 30 мая 2021 г. .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки