Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /data/www/livni-tmp/libraries/cms/application/cms.php on line 464

Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /data/www/livni-tmp/libraries/cms/application/cms.php on line 464
Научният аспект

Научен аспект 

Картинка ливня


Увод

Днес ни се струва невероятно, но до 1912 година (преди 100 години) човечеството не е подозирало за съществуване на космическите лъчи — поток от частици летящи на Земята от Космоса. Впечатлява също, че това откритие е следствие на експеримент с детектори на балони, направен от австрийския учен Виктор Хес (1883-1964) (От преводача. За него е получил Нобелева премия по физика в 1936 година). С тази увлекателна история може по-подробно да се запознаете в раздела Справочник, а задача на този раздел е да даде общи сведения за космическите лъчи и особено за нерешените въпроси и проблеми.

Какво представляват космическите лъчи, или състав на космическите лъчи

Подробна информация за космическите лъчи може да намерите в интернет, с която и да е търсачка, например в АстропедииВикипедия и на страничката на някой университет. Тук ще повториме само това, което има значение за нашия проект.
Както вече споменахме, първични космически лъчи се нарича поток от частици, летящи на Земята от Космоса. Защо — първични ? Защото преди да достигнат повърхноста на Земята те трябва да преминат през атмосферата. А тя не е толкова « лека”, както ни се струва. Дебелината на атмосферата изразена в грамове е 1000 г/см2Блин ливняТова вещество е напълно достатъчно за взаимодействието на космическите лъчи с него, преди да достигнат до повърхноста на Земята. Наличието на земната атмосфера е причина частиците с малка енергия просто да «остават» в нея и не достигат до повърхноста. Частиците с достатъчна енергия (повече от 1013 електрон волта (еВ)), даже и да взаимодействат в атмосферата, няма да изчезнат, а ще родят нови частици. Тези нови частици (докато имат достатъчно големи енергии) също ще взаимодействат в по-дълбоките слоеве на атмосферата. И така нататъка (виж рисунката).

В резултат, повърхноста на Земята достига не самата прилетяла от Космоса частица, а цяла група от различни частици, родени от нея « по пътя«. Тази съвокупност от частици се нарича Широк Атмосферен Порой (ШАП). Вторичните частици имат имат достатъчно голяма енергия, всичките се движат със скорости близки до скороста на светлината и достигат повърхноста на Земята почти едновременно. Но това «почти« е един възлов, за дадения проект, факт. Практически заедно ще пристигат частици от порой, чиято ос е перпендикулярна на повърхноста. Ако оста на пороя (направлението на движение на първичната частица) е наклонена, то частиците ще достигат повърхноста последователно и тази последователност е строго определена от направлението на оста на пороя, което се вижда на следващата рисунка. Знаейки последователноста по времето на пристигане в детекторите на установката, може да се определи направлението, от което е прилетяла първичната частица. Така става разбираема една от най-очевидните научни задачи на нашия проект — построяване направленията на летене на космическите частици. Летят ли те към нас равномерно от всички направления или съществуват отделни източници на космически частици? Всичко изглежда просто и този въпрос би трябвало да решат за 100 години изследване на космическите лъчи, но, както обикновено става, всичко е просто само на пръв поглед.

Космосът не е абсолютно празно пространство. В него съществуват различни полета, включвайки гравитационното и магнитното. И ако гравитацията, поради нищожно малките маси на частиците, няма съществено влияние на траектория на частиците, то магнитнито поле влияе. Не е сложно да се досетите или спомните от училищния курс по физика, че изменение траекторията на заредена частица (дори до нейното превръщане в затворена крива), за сметка на магнитното поле е толкова по-силно, колкото по-бавно се движи частицата. Оценките показват, че космически частици с енергия по-малка от 10 16 еВ са пленници на нашата Галактика и техните траектории не могат да излязат извън нейните граници.

Частици с енергия между 1016 и 1018 еВ, даже и да летят от външни по отношение към нашата Галактика части, толкова силно се отклоняват по пътя, че вече не носят информация за мястото на раждането си. Частици с енергия по-голяма от 1020 еВ се движат вече с незначително отклонение и носят информация за източника. Връщайки се отново към задачата за съставяне карта на небето в космически лъчи става ясно, защо до сега такава не е създадена. Частици с такава гигантска енергия долитат до Земята много рядко — 1 частица на 1 квадратен километър за 1 година (тук е уместно да се напомни, че енергията на най-мощния в света ускорител — Големия Адронен Колайдер , построен от физиците и инженерите в Женева, е само 1013 еВ, което е 10 милиона пъти по-малко от тази енергия). Енергетическият спектър на първичните космически лъчи е приведен на следващата рисунка.

Говорейки за научната част на проекта, трябва да разбираме, че потенциала на такава проста установка като "Русалка", от гледна точка на възможност за наблюдаване и изследване на нови, тънки особености на космическите лъчи, е малък и не може да конкурира със съвременните експериментални установки, създадени за наблюдаване на космическите лъчи.

Но и да се твърди, че в дадената установка няма никакъв научен потенциал, е също неправилно. Даже първия, малък кластер от 5-6 станции дава възможност да се отделят случаи на ШАП при незначително ниво на фона. С тези резултати могат да се изследват въпроси свързани с изучаване вариациите на интензивноста на космическите лъчи. А високата точност при определяне абсолютното време на поява на ШАП — около 20 наносекунди, дава възможност за търсене на, както корелирани във времето ШАП, така и сгъстявания във временната последователност при поява на ШАП (отклонения от случайното разпределение). В случай на успешно развитие на проекта и създаване на нови кластери за регистрация на ШАП, научната част на проекта ще нараства и при въвеждане в строй на около сто такива кластера, ще достигне нивото на съвременните големи установки използвани за изследване на ШАП (AGASAAUGER).


1) За идеята за подобни изследвания ние научихме за първи път от нашите чехски колеги, работещи за създаването на аналогичния проект CSELTA

Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /data/www/livni-tmp/libraries/cms/application/cms.php on line 464