Language
Country/Area
No result found
لغز الأشعة الكونية: كيف تنتقل عبر الفضاء؟
في الكون الفسيح، يمر عدد لا يحصى من الجسيمات الغامضة بصمت عبر الفضاء وتصل إلى الأرض، وتسمى هذه الجسيمات بالأشعة الكونية. الأشعة الكونية هي جسيمات عالية الطاقة أو مجموعات من الجسيمات، تتكون في الغالب من بروتونات أو نوى ذرية، تتحرك بسرعة تقارب سرعة الضوء. تم العثور على مصادرها في جميع أنحاء الشمس، خارج مجرتنا، وفي المجرات خارجها. ومنها، عندما تضرب الأشعة الكونية الغلاف الجوي للأرض، فإنها تنتج سلسلة من الجسيمات الثانوية، ويمكن لبعض هذه الجسيمات أن تصل إلى السطح، على الرغم من أن معظمها ينحرف عن طريق المجال المغناطيسي للأرض أو الغلاف الشمسي قبل دخول الأرض.
بدأ اكتشاف الأشعة الكونية عام 1912. وتحقق هذا الإنجاز من خلال تجربة البالون التي أجراها فيكتور هيس، والتي حصل عنها على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1936.
تركيب وخصائص الأشعة الكونية
حوالي 99% من الأشعة الكونية الأولية هي نوى عارية، مما يعني أنها لا تحتوي على غلاف إلكتروني. تكوين هذه الأشعة الكونية الأولية هو البروتونات بشكل رئيسي (حوالي 90٪)، وجسيمات ألفا من نواة الهيليوم (حوالي 9٪)، ونواة العناصر الأثقل الأخرى (حوالي 1٪). بعد اصطدامها بالغلاف الجوي، يمكن للأشعة الكونية أن تنتج بسرعة كميات كبيرة من الجسيمات الثانوية مثل الغلوونات والميونات والنيوترينوات. خاصة على الارتفاعات المنخفضة، يمكن أن يصل محتوى النيوترونات في الأشعة الكونية إلى 40% إلى 80%. ومن الجدير بالذكر أن الميونات يمكنها اختراق الغلاف الجوي مباشرة إلى الأرض، مما يجعل تأثيرها التأين على الغلاف الجوي الأرضي دليلا مهما للعلماء لتتبع الأشعة الكونية.
طاقة الأشعة الكونية
نطاق طاقة الأشعة الكونية واسع للغاية، ويمكن أن تصل طاقة الأشعة الكونية ذات الطاقة العالية للغاية إلى 3 × 10^20 فولت، وهو أعلى بمقدار 210.000 مرة من طاقة الجسيمات التي يتسارعها الكون. مصادم الهدرونات. تأتي هذه الأشعة الكونية عالية الطاقة بشكل أساسي من النوى المجرية النشطة وانفجارات المستعرات الأعظم، لكن توزيع الطاقة لمعظم الأشعة الكونية يبلغ حوالي 300 ميغا إلكترون فولت. ولا تزال آلية تكوين هذه الطاقات موضوعًا ساخنًا في أبحاث الفيزياء الحالية.
تاريخ الأشعة الكونية
يعود تاريخ الأشعة الكونية إلى أوائل القرن العشرين، عندما اكتشف هنري بيكير المواد المشعة. ومع قياس معدلات التأين على ارتفاعات مختلفة، اكتشف العلماء تدريجياً أن معدل التأين في الغلاف الجوي يزداد مع الارتفاع، مما عزز اكتشاف هيس. وفي عام 1912، استخدم بالونًا لحمل مقياس التأين المحسن لإجراء التجارب، ووجد أن كثافة الإشعاع على ارتفاعات عالية كانت أعلى بكثير منها على الأرض. لقد غيّر هذا الاكتشاف فهم الناس للأشعة الكونية تمامًا ووضع الأساس للبحث اللاحق.
مصادر الأشعة الكونية
لا يزال سبب الأشعة الكونية أحد محاور أبحاث العلماء. تضمنت الفرضيات المبكرة المستعرات الأعظم، والنوى المجرية النشطة، والكوازارات، وانفجارات أشعة جاما كمصادر محتملة. لقد تحسن فهم العلماء لهذه المصادر بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة. في عام 2013، أظهرت الأبحاث أن المستعرات الأعظم هي مصدر مهم للأشعة الكونية، حيث ينتج كل انفجار أشعة كونية تعادل 3 × 10 ^ 42 إلى 3 × 10 ^ 43 جول. ومع ذلك، لا تزال نسبة المصدر الحقيقية بحاجة إلى مزيد من الاستكشاف والتجربة.
أنواع الأشعة الكونية
استنادًا إلى أصلها، يمكن تقسيم الأشعة الكونية إلى فئتين رئيسيتين: الأشعة الكونية المجرية والأشعة الكونية فوق المجرية. توجد معظم الأشعة الكونية كأشعة كونية بدائية، وهي جسيمات تنشأ في المقام الأول من عمليات فيزيائية فلكية مختلفة. بعد التفاعل مع الغلاف الجوي للأرض، يتم إنتاج جسيمات ثانوية مثل الفوتونات والهادرونات واللبتونات، وتعمل هذه الجسيمات الثانوية بمثابة فروع للأشعة الكونية، مما يزيد من إثراء بنية الأشعة الكونية.
كيف تعمل الأبحاث الكونية على تطوير فهمنا لهذه الجسيمات الغامضة؟
