+3 8(066) 185-39-18
fПредмет:
Тип роботи:
Методичні вказівки
К-сть сторінок:
39
Мова:
Українська
ні вилетіти з них. Ці магнітні частинки мають форму тороїдів, які охоплюють Землю в широтному напрямку (майже вздовж меридіанів). Ці пастки називаються радіаційними поясами. Їх віддаленість від Землі визначається енергією частинок: чим вища енергія, тим ближче до Землі повинна бути розміщена пастка. Існує три радіаційних пояси на різних віддалях від Землі.
В результаті взаємодії первинного космічного випромінювання з ядрами атмосфери виникає вторинне космічне випромінювання. Воно складається з адронів (піонів, протонів, нейтронів), мюонів, електронів і фотонів. У відповідності до цього розрізняють ядерно-активну (андронну), жорстку (мюонну) і м’яку (електронно-фотонну) компоненти.
Андрони – тяжкі елементарні частинки: нуклони і -мезони (піони). Розрізняють 3 види -мезонів: -мезон (має електричний заряд +е), -мезон (має заряд –е), -мезон не має електричного заряду). Мезони мають масу, проміжну між масами електронів і нуклонів: . Піони нестабільні частинки і мають час життя .
Розпад більшості заряджених піонів відбувається за схемою
, (4)
де – позитивний або негативний -мезон; мюонні нейтріно або антинейтріно. Дуже мала кількість заряджених піонів розпадається за схемою
, (5)
де – електронні нейтріно (антинейтріно). Розпад нейтральних піонів має слідуючий характер
. (6)
Піони взаємодіють з нуклонами і ядрами і ця взаємодія є сильною взаємодією. Для заряджених піонів характерні також електромагнітна і слабка взаємодії (остання зв’язана є розпадними процесами). Розпад нейтральних піонів відбувається за рахунок електромагнітної взаємодії і тому час життя дуже малий.
Мюони – елементарні частинки: -мезон має заряд +е, -мезон має заряд –е, . Мюони – нестабільні частинки, їх час життя . Вони розпадаються за схемами
, . (7)
Таким чином, при розпаді мюонів утворюються електрони, позитрони і 2 види нейтріно (антинейтріно) – електронні і мюонні . Для мюонів характерні електромагнітна і слабка взаємодії, остання проявляється при розпадних процесах. При русі в речовині мюони викликають слабку іонізацію.
Розглянемо, як відбувається генерація різних компонент вторинного космічного випромінювання. При проходженні високоенергетичних андронів через речовину головну роль відіграють зіткнення з атомними ядрами, при яких виникають сили сильної взаємодії. При таких зіткненнях народжуються нові елементарні частинки. У відповідності з цим головною з точки зору генерації вторинного космічного випромінювання є ядерно-активна компонента.
Зіткнення первинного (Е>> 1ГеВ) протона з атомним ядром характеризується наступними особливостями.
1. Протон при зіткненні втрачає приблизно половину своєї енергії.
2. Основна частина втраченої енергії іде на багатократне народження релятивістських частинок.
3. Не втрачена на зародження вторинних частинок енергія первинного протона затрачається на вибивання дельта-нуклонів і збудження кінцевого ядра. Дельта-нуклонами називаються нуклони з енергією , які вилітають при зіткненні. При розпаді кінцевого ядра впускаються протони, нейтрони і альфа-частинки.
4. Довжина вільного пробігу високоенергетичних протона або піона в атмосфері (в масових одиницях , L – лінійний пробіг, – густина) дорівнює 80г/см2.
При русі протонів високої енергії в атмосфері утворюється багато ядерно-активних і інших частинок. Ці частинки називаються зливними, бо один первинний протон може викликати цілу зливу вторинних частинок. Як вже згадувалось вище, такими ядерно-активними частинками є піони, хоча в 15-20% зустрічаються і інші ядерно-активні частинки – каони. Про кількість зливних частинок можна судити по тому, що первинний протон з енергією 103 ГеВ породжує в одному зіткненні в середньому 10 ядерно-активних частинок.
Характер взаємодії первинної частинки з ядром повітря буде суттєво залежати від енергії первинної частинки. При енергіях виникнення зливи частинок можна представити у вигляді мал.2. Піони, які при цьому виникають, мають порівняно малі енергії і швидкості, тому вони не встигають народити нові зливи, а розпадаються з утворенням мюонів. Злива частинок народжується по ходу основної частинки і складається, в більшості, з мюонів.
Суттєво інший характер має взаємодія при енергіях первинної частинки . Піони, які народжуються при зіткненнях можуть мати настільки велику енергію ( ) і швидкість, що за час життя пройдуть