Космических лучей обсерватории является научная установка построена , чтобы обнаружить высокоэнергетические-частицы , приходящие из космоса под названием космических лучей . Обычно это фотоны (высокоэнергетический свет), электроны, протоны и некоторые более тяжелые ядра, а также частицы антивещества . Около 90% космических лучей - протоны, 9% - альфа-частицы , а оставшиеся ~ 1% - другие частицы.
Пока невозможно создать оптику формирования изображения для космических лучей, такую как телескоп Вольтера для рентгеновских лучей с более низкой энергией , [1] [2], хотя некоторые обсерватории космических лучей также ищут высокоэнергетические гамма-лучи и рентгеновские лучи. Космические лучи сверхвысоких энергий (КЛВЭ) создают дополнительные проблемы для обнаружения. Один из способов узнать о космических лучах - это использовать различные детекторы для наблюдения за воздушным потоком космических лучей .
Методы обнаружения гамма-лучей: [3]
- Сцинтилляционные детекторы
- Твердотельные детекторы
- Комптоновское рассеяние
- Парные телескопы
- Детекторы черенковские воздушные
Например, в то время как фотон видимого света может иметь энергию в несколько эВ, космическое гамма-излучение может превышать ТэВ (1000000000000 эВ). [3] Иногда космические гамма-лучи (фотоны) не группируются с ядрами космических лучей. [3]
История [ править ]
«В 1952 году простой и смелый эксперимент позволил впервые наблюдать черенковский свет, создаваемый космическими лучами, проходящими через атмосферу, что положило начало новой области астрономии». [4] Эта работа [5] с минимальными затратами на инструменты (мусорный бак, параболическое зеркало из военных запасов и фотоэлектронный умножитель диаметром 5 см), основанная на предложении Патрика Блэкетта, в конечном итоге привела к нынешней международной многомиллиардной экономике. долларовые инвестиции в гамма-астрономию.
Проводник 1 спутник , запущенный в 1958 году впоследствии измеренных космических лучей. [6] Всенаправленная трубка Гейгера-Мюллера Anton 314 , разработанная Джорджем Людвигом из Лаборатории космических лучей Государственного университета Айовы , обнаружила космические лучи . Он мог обнаруживать протоны с энергией более 30 МэВ и электроны с энергией более 3 МэВ. Большую часть времени инструмент был насыщен ; [7]
Иногда приборы сообщали об ожидаемом количестве космических лучей (приблизительно тридцать импульсов в секунду), но иногда показывали своеобразное нулевое количество импульсов в секунду. Университет Айовы (под руководством Ван Аллена) отметил, что все отчеты о нулевых счетах в секунду были получены с высоты 2000+ км (1250+ миль) над Южной Америкой, а проходы на 500 км (310 миль) показали бы ожидаемый уровень. космических лучей. Это называется Южно-Атлантической аномалией . Позже, после Explorer 3, был сделан вывод, что оригинальный счетчик Гейгера был перегружен («насыщен») сильным излучением, исходящим от пояса заряженных частиц, захваченных в космосе магнитным полем Земли. Этот пояс заряженных частиц теперь известен как радиационный пояс Ван Аллена .
Космические лучи изучались на борту космической станции Мир в конце 20-го века, например, с помощью эксперимента SilEye. [8] Это исследовало взаимосвязь между вспышками, наблюдаемыми космонавтами в космосе, и космическими лучами, визуальными явлениями космических лучей . [8]
В декабре 1993 года гигантская система воздушного ливня Акено в Японии (сокращенно AGASA ) зафиксировала одно из самых высокоэнергетических событий, связанных с космическими лучами, когда-либо наблюдавшихся. [9]
В октябре 2003 года обсерватория Пьера Огура в Аргентине завершила строительство своего сотого поверхностного детектора и стала крупнейшей антенной решеткой космических лучей в мире. [9] Он обнаруживает космические лучи с помощью двух различных методов: наблюдения за черенковским излучением, возникающим при взаимодействии частиц с водой, и наблюдения за ультрафиолетовым светом, излучаемым в атмосфере Земли. [9] В 2018 году установка обновления под названием AugerPrime начала добавлять сцинтилляционные и радиодетекторы в Обсерваторию.
В 2010 году была завершена расширенная версия AMANDA под названием IceCube . IceCube измеряет черенковский свет в кубическом километре прозрачного льда. По оценкам, каждый день регистрируется 275 миллионов космических лучей. [9]
Космический шаттл Endeavour доставил альфа-магнитный спектрометр (AMS) на Международную космическую станцию 16 мая 2011 года. Всего за один год работы AMS собрал данные о 17 миллиардах событий, связанных с космическими лучами. [9]
Обсерватории и эксперименты [ править ]
Существует ряд инициатив по исследованию космических лучей. К ним относятся, но не ограничиваются:
- Наземный
- Обсерватория ALBORZ
- ERGO
- ШИКОС
- ГАММА
- KASCADE - (Grande) - Душевая кабина KArlsruhe и Array DEtector (и его расширение, называемое «Grande»)
- Большая высокогорная обсерватория с воздушным душем
- LOPES - станция LOFAR PrototypE - это радиорасширение KASCADE.
- ТАЙГА - Тунка Продвинутый прибор для физики космических лучей и гамма-астрономии
- Стереоскопическая система с высокой энергией
- Детектор космических лучей высокого разрешения Fly's Eye
- LHAASO
- МАГИЯ (телескоп)
- МАРИАЧИ
- Обсерватория Пьера Оже
- Южная широкопольная гамма-обсерватория
- Проект массива телескопов
- WALTA (Вашингтонская система совпадений времени большой площади)
- IceTop
- ТАКТИКА
- ВЕРИТАС
- На основе спутниковой связи
- ПАМЕЛА
- Альфа-магнитный спектрометр
- Космический Корабль Земля
- ACE (Расширенный обозреватель композиции)
- "Вояджер-1" и " Вояджер-2"
- Кассини-Гюйгенс
- HEAO 1 , Обсерватория Эйнштейна (HEAO2) , HEAO 3
- ИСС-КРЕМ
- На воздушном шаре
- BESS (эксперимент на воздушном шаре со сверхпроводящим спектрометром)
- ATIC (усовершенствованный калориметр тонкой ионизации)
- TRACER (детектор космических лучей)
- БУМЕРАНГОВЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
- ТИГР [1]
- Энергетика и масса космических лучей (КРЕМ)
- AESOP ( антиэлектронная суборбитальная полезная нагрузка)
Космические лучи сверхвысокой энергии [ править ]
Обсерватории космических лучей сверхвысоких энергий :
- МАРИАЧИ - смешанный аппарат для радиолокационного исследования космических лучей высокой ионизации, расположенный на Лонг-Айленде, США.
- GRAPES-3 (третье учреждение Gamma Ray Astronomy PeV EnergieS) - это проект по изучению космических лучей с использованием матрицы детекторов атмосферных ливней и мюонных детекторов большой площади в Ути на юге Индии.
- AGASA - Гигантский воздушный душ Akeno в Японии
- Детектор космических лучей высокого разрешения Fly's Eye (HiRes)
- Якутск Обширный воздушный душ
- Обсерватория Пьера Оже
- Космическая обсерватория Extreme Universe
- Проект массива телескопов
- Антарктическая импульсная переходная антенна (ANITA) обнаруживает космические нейтрино сверхвысоких энергий, которые, как считается, вызваны космическими лучами сверхвысокой энергии.
- Проект COSMICi в Университете A&M Флориды разрабатывает технологию для распределенной сети недорогих детекторов для ливней UHECR в сотрудничестве с MARIACHI .
См. Также [ править ]
- КРЕДО
- Внегалактический космический луч
- Гамма-телескопы (алфавитный список)
- Гамма-астрономия и рентгеновская астрономия
- Система космических лучей (инструмент CR на кораблях "Вояджеры")
Ссылки [ править ]
- ^ Вольтер, H. (1952). «Системы скользящих зеркал в качестве оптики для рентгеновских лучей». Annalen der Physik . 10 (1–2): 94–114. Bibcode : 1952AnP ... 445 ... 94W . DOI : 10.1002 / andp.19524450108 .
- ^ Вольтер, H. (1952). "Verallgemeinerte Schwarzschildsche Spiegelsysteme streifender Reflexion als Optiken für Röntgenstrahlen". Annalen der Physik . 10 (4–5): 286–295. Bibcode : 1952AnP ... 445..286W . DOI : 10.1002 / andp.19524450410 .
- ^ a b c Гамма-телескопы и детекторы GSFC
- ^ "Открытие черенковского излучения воздуха" .
- ^ Гэлбрейт, W .; Джелли, СП (1952). «Импульсы света ночного неба, связанные с космическими лучами». Природа . 171 (4347): 349–350. Bibcode : 1953Natur.171..349G . DOI : 10.1038 / 171349a0 .
- ^ "Explorer-I и Юпитер-C" . Лист данных . Департамент астронавтики, Национальный музей авиации и космонавтики , Смитсоновский институт . Проверено 9 февраля 2008 .
- ^ "Детектор космических лучей" . Мастер-каталог NSSDC . НАСА . Проверено 9 февраля 2008 .
- ^ а б Бидоли, В; Казолино, М; Де Паскаль, депутат; Furano, G; Морселли, А; Narici, L; Picozza, P; Реали, Э; Sparvoli, R; Гальпер, AM; Озеров Ю.В., Попов А.В.; Вавилов Н.Р .; Александров А.П .; Авдеев С.В.; Ю., Батурин; Ю., Бударин; Падалко, Г; Шабельников В.Г .; Барбеллини, G; Бонвичини, Вт; Vacchi, A; Зампа, Н; Барталуччи, S; Mazzenga, G; Ricci, M; Адриани, О; Spillantini, P; Boezio, M; Карлсон, П.; Fuglesang, C; Кастеллини, G; Саннита, WG (2000). «Исследование космических лучей и световых вспышек на борту космической станции МИР: эксперимент SilEye». Adv Space Res . 25 (10): 2075–9. Bibcode : 2000AdSpR..25.2075B . DOI : 10.1016 / s0273-1177 (99) 01017-0 . PMID 11542859 .
- ^ a b c d e "Космические лучи | Хронология ЦЕРН" . timeline.web.cern.ch . Архивировано из оригинала на 2017-09-15 . Проверено 15 сентября 2017 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Сотрудничество Пьера Оже (2007). «Корреляция космических лучей высших энергий с близлежащими внегалактическими объектами». Наука . 318 (5852): 938–943. arXiv : 0711.2256 . Bibcode : 2007Sci ... 318..938P . DOI : 10.1126 / science.1151124 . PMID 17991855 .
- Клэй, Роджер; Доусон, Брюс (1997). Космические пули: частицы высоких энергий в астрофизике . Кембридж, Массачусетс: Книги Персея . ISBN 978-0-7382-0139-9. → Хорошее введение в космические лучи сверхвысокой энергии.
- Эльберт, Джером В .; Соммерс, Пол (1995). «В поисках источника космических лучей Fly's Eye 320 ЭВ». Астрофизический журнал . 441 : 151–161. arXiv : astro-ph / 9410069 . Bibcode : 1995ApJ ... 441..151E . DOI : 10.1086 / 175345 .
- Сейф, Чарльз (2000). "Глаз Мухи шпионит за взлетом космических лучей". Наука . 288 (5469): 1147. DOI : 10.1126 / science.288.5469.1147a .
Внешние ссылки [ править ]
- «Странный инструмент, созданный для разгадки тайны космических лучей», апрель 1932 г., Popular Science
- Самая высокая энергия частиц из когда-либо зарегистрированных Подробности события с официального сайта детектора Fly's Eye.
- Живой анализ события 1991 года Джоном Уокером , опубликованный в 1994 году.
- Происхождение энергичных космических частиц определено Марком Пеплоу для [email protected], опубликовано 13 января 2005 года.
- Список детекторов космических лучей