Efekty systematyczne w obserwacjach promieni kosmicznych najwyższych energii – wielokrotne rozpraszanie światła
Loading...
DOI
Date
2016
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences
Abstract
Od chwili odkrycia podczas lotu balonowego przez Victora Hessa, promienie kosmiczne nieustanie są przedmiotem badań. Liczne eksperymenty zostały przeprowadzone dla zbadania tych cząstek przybywających do Ziemi z głębi kosmosu. Eksperymenty te z jednej strony poszerzały wiedzę o promieniach kosmicznych, z drugiej zaś, odkrywając część tajemnicy, otwierały pole do dalszych badań. Dziś, po ponad stuleciu od odkrycia, pochodzenie i własności promieni kosmicznych, szczególnie najwyższych energii, ciągle stanowią jedną z największych zagadek astrofizyki. Zakres energii cząstek promieniowania kosmicznego docierającego do Ziemi obejmuje wiele rzędów wielkości: od najniższych energii, rzędu 10 7 eV, aż do najwyższych dotychczas zaobserwowanych, przekraczających 10 20 eV. Ze wzrostem energii cząstek obserwujemy potęgowy spadek ich strumienia (rys. 1), co czyni obserwacje promieniowania kosmicznego o najwyższych energiach szczególnie trudnym. Dzięki atmosferze powierzchnia Ziemi jest chroniona przed ciągłym bombardowaniem wysokoenergetycznymi cząstkami - oznacza to jednak, że bezpośrednia obserwacja promieniowania kosmicznego wymaga wyniesienia detektorów ponad gęste warstwy atmosfery, przy użyciu balonów lub satelitów. Dzięki takim właśnie eksperymentom własności promieniowania kosmicznego, takie jak skład i wielkość strumienia, zostały określone z dużą dokładnością przy niższych energiach. Jednak ograniczone rozmiary i czas działania detektorów jakie mogą być wyniesione ponad atmosferę, w połączeniu z malejącym strumieniem cząstek, narzucają granice możliwości badań takimi metodami do energii poniżej ∼ 10 15 eV. Detekcja promieniowania kosmicznego o wyższych energiach możliwa jest natomiast pośrednio, poprzez obserwacje kaskad cząstek wtórnych, czyli tak zwanych wielkich pęków atmosferycznych, wywoływanych przez cząstki pierwotne.