Космічні промені. Що це таке?
Вони абсолютно невидимі. Їх дуже багато. Вони смертельно небезпечні. Це космічні промені.
Кожен кубічний сантиметр простору просякнутий космічними променями. Це крихітні субатомні частинки, які постійно пронизують нас. Космічні промені здебільшого складаються з протонів. Але іноді включають і важчі атомні ядра. Вони рухаються майже зі швидкістю світла. Один із виявлених космічних променів (відомий як «частка OMG (Oh-My-God)» через свою надзвичайну енергію), врізався в атмосферу нашої планети в 1991 році. Він прибув до нас зі швидкістю 99,999999999999999999999951% від швидкості світла.
Це дуже швидко
Але всупереч своїй назві, космічні промені – це зовсім не промені. Та як же так! (Можливо скажете ви). Річ у тому, що в 1911 році, коли вчений Віктор Гесс відправив перші детектори космічних променів на висоту 5300 метрів в атмосферу, він не зміг відрізнити виявлені частинки від електромагнітного випромінювання. (До речі. Гесс згодом, попри цієї помилки, отримав за цю роботу Нобелівську премію). Але на момент відкриття природа явища була не дуже важливою. Головне — це були промені надвисокої енергії, що надходили з космосу! І попри те, що пізніші експерименти розкрили істину, назва прижилася.
Звідки беруться космічні промені?
Космічні промені виходять із безліч джерел. І всі вони дуже інтенсивні. Наприклад, коли вмирають гігантські зірки, вони за лічені секунди буквально вивертаються навиворіт. Внаслідок чого відбувається фантастичний вибух, відомий як наднова. Одна подібна подія може затьмарити цілу галактику. І саме наднові народжують космічні промені, що розганяються майже до швидкості світла.
Злиття зірок теж може генерувати подібну енергію. Народження нових зірок, поглинання їх чорними дірками, шалені акреційні диски навколо масивних чорних дір — усі ці події та об’єкти випромінюють космічні промені різної енергії, що розлітаються по всьому космосу.
Проте точно визначити, звідки беруться космічні промені — непросте завдання. Адже вони є зарядженими частинками. І реагують на магнітні поля. Наша Галактика Чумацький Шлях має слабке (але глобальне) магнітне поле, яке змінює траєкторію будь-яких космічних променів, що приходять з інших частин Всесвіту. Тому космічні промені з-за меж нашої Галактики прибувають до детекторів Землі з випадкових напрямів. Це позбавляє вчених можливості пояснити їх походження.
Сучасні астрономи мають безліч інструментів для пошуку таких високоенергетичних частинок. Найпростіший метод – пряме виявлення. Потрібно просто побудувати спеціальну скриньку і почекати, поки вдарить космічний промінь. І записати результат. Такі детектори встановлені, наприклад, на Міжнародній космічній станції. Але вони дуже обмежені за розміром. І спрямовують свої погляди лише на невелику частину спостережуваного Всесвіту. Тому найбільші обсерваторії космічних променів використовують непрямі методи.
Як часто вони потрапляють на Землю?
За даними НАСА, космічні промені постійно потрапляють до атмосфери Землі. Коли це відбувається, вивільняється накопичена енергія у вигляді потоку вторинних частинок, які потім потрапляють на Землю. І цей потік можна виявити, наприклад, за допомогою обсерваторії П’єра Оже в Аргентині.
Ви можете навіть побудувати детектор космічних променів дома. Змочіть повстяну подушку в ізопропіловому спирті. І помістіть її над сухим льодом. Спирт утворюватиме перенасичену пару. Коли прийде космічний промінь, він залишить видимий слід у цій парі. На вебсайті CERN можна знайти інструкції про те, як це зробити.
За допомогою саморобного детектора космічного проміння Ви можете побачити близько одного низькоенергетичного (близько 1010 електронвольт) космічного променя на квадратний метр за секунду. Більше високоенергетичні космічні промені, що мають енергію порядку 10 в 15 ступеня еВ, потрапляють на один квадратний метр приблизно один раз на рік.
Чи шкідливі космічні промені?
Космічні промені всіх енергій небезпечні для людей та виробів важкої та легкої промисловості. Вони можуть порушити роботу електроніки. І навіть здатні виводити з ладу цифрові фотоапарати. Як форма іонізаційного випромінювання вони можуть створити величезну кількість негативних наслідків для здоров’я людини.
Щільна атмосфера нашої планети та її потужне магнітне поле добре захищають людей від руйнівної дії космічних променів. Однак вони становлять серйозну небезпеку для космонавтів. Шестимісячне перебування на МКС забезпечує космонавтам дозу космічного випромінювання, еквівалентну тій, що 25 осіб отримають за своє життя у звичайних умовах на Землі. А місія на Марс туди й назад, включаючи деякий мінімальний час перебування на незахищеній поверхні, потроїть цю дозу.
Космічні агенції нині старанно працюють над визначенням довгострокових несприятливих наслідків для здоров’я накопичених ушкоджень, які завдаються космічними променями. І намагаються розробити системи зниження ризиків. Так, наприклад, проєктування спеціальних капсул, в яких вантаж діє як щит від космічних променів.
Хоча космічні промені зазвичай завдають незручностей, без них еволюція життя, можливо, була б дуже утруднена. Оскільки вони викликають мутації, які надають живим організмам здатність еволюціонувати.
