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宇宙线

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宇宙线(亦稱宇宙射线)是由来自外太空的高能粒子射线。主要由核子构成,其中包括约87%质子,12%α粒子(氦核子),其余大部分是原子核、电子、γ射線和超高能微中子也构成一小部分宇宙射线。

宇宙线粒子的動能跨越十四个数量级,而地球表面的宇宙线流量大约随着能量的反平方而降。大量不同的粒子能量反映着多样性的源头。宇宙射线大多产自可视宇宙中恆星內部的核反应。它们的能量可以达到1020 eV。许多人投入了宇宙线以及更高能粒子的研究中。

宇宙线探测编辑本段回目录

宇宙射线中的核子之所以能够从他们遥远的源头一直到达地球,是因为宇宙中物质的低密度。核子与其它物质有着强烈的感应,所以当宇宙线接近地球时,便开始于大气层气体中的核子撞击。在粒子雨的过程中,这些碰撞产生很多π介子和K介子,这些是會很快衰退为μ子的不稳定介子。由于与大气层没有强烈的感应以及时间膨胀的相对论性效应,许多μ子能够到达地球表面。μ子属于电离辐射,从而可以轻易被许多粒子探测器检测到,例如氣泡室,或闪烁体探测器。如果多个μ子在同一时间被不同的探测器检测到,那么它们一定产自同一次粒子雨。

如今,新的探测手段能够不通过粒子雨这个现象检测这些高能粒子,也就是在太空中,不受大气层的干扰,直接探测宇宙线,例如阿爾法磁譜儀实验。

宇宙线历史记录编辑本段回目录

亨利·贝克勒1896年发现放射性后,许多人认为大气中的电流(地球大气层的电离)仅来自于土中放射性物质或产生出的放射性气体(氡气的同位素)的辐射。1900至1910年,十年内逐增高度的电离率测量显示出一个能够通过空气对电离辐射的吸收解释的降值。其后,赫斯于1912年利用一个热气球,带着三台靜電計,登上了5300米的高空。他探测到电离率增长到大约地面率的四倍。他得出的结论是“我的观察结果最好的解释是设想一种高穿透力的射线从上部进入大气层。”赫斯因为这次后人命名为“宇宙线”(cosmic rays)的发现于1936年获得诺贝尔物理学奖。

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