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宇宙線物理学

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宇宙線物理学
宇宙線物理学

ビデオ: 【物理学70の不思議04】超高エネルギー宇宙線の起源は?【固体量子】【VRアカデミア】 2024, かもしれません

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Anonim

宇宙線宇宙を移動する高速粒子(原子核または電子)。これらの粒子のほとんどは、天の川銀河内の源から来ており、銀河宇宙線(GCR)として知られています。残りの宇宙線は、太陽から、またはほとんどの場合、エネルギーが最も高い粒子の場合は、天の川銀河の外から発生します。

地球に到着

宇宙線の粒子は地球の表面で直接観測されません。これは、宇宙線の「一次」、つまり地球の大気の外縁に到達する粒子が大気の核と衝突して「二次」を発生させるためです。いくつかの二次粒子は、中性子を含む、衝突する核の破片であり、他のものは、衝突のエネルギーから作成された短命の粒子です。二次核はすぐに独自の衝突を起こします。海面で観測されるのは二次粒子(中性子や​​ミューオンなどの短命の粒子)です。プライマリーは、高高度気球または宇宙船を使用して研究する必要があります。

GCRの中で、異なる核と電子の相対的存在量は、エネルギーによって異なります。核子あたり約1 GeV(ギガ電子ボルト、または核子あたり10億電子ボルト)を超えると、比率は約85%の陽子(水素原子の核)であり、約13%がアルファ粒子(ヘリウム核)で構成されます。(1 GeVのエネルギーは、光速の約87%を超える速度に相当します。)残りの2%は、電子とより重い原子の核です。核子あたり数百MeVのエネルギー(メガ電子ボルト、または核子あたり100万電子ボルト)では、対応する数値は約90、9、および1パーセントです。

地球の近くで検出されたほとんどのGCRは、核子あたり約1 GeVを超える運動エネルギーを持っています。大気の最上層におけるこれらの原色の定常流束は、平方メートルあたり毎秒約1,500粒子です。粒子の数はエネルギーの増加に伴って急速に低下しますが、10 20 eVの数倍ものエネルギーを持つ個々の粒子が検出されています。(このエネルギーは、時速160 km [100マイル]で投げられる野球のエネルギーに匹敵します。)

エネルギー宇宙線の最低原色の軌道は、地球の磁場の影響を強く受けます。その結果、核子あたり約1 GeV未満のエネルギーでは、各地磁気緯度でカットオフエネルギーがあり、それ以下では一次GCRが検出されません。これらの低エネルギー粒子のフラックスは太陽活動の影響を受け、地球に到達する宇宙放射線の量は11年間の太陽サイクルを通しての黒点の数と逆相関します。この逆相関はフォーブッシュ効果と呼ばれ、太陽活動が最大になると、太陽風によってより強い磁場が惑星間空間に流れ込み、これらの磁場が宇宙線を遮断するために発生します。