پرتوهای کیهان

در آگوست ۱۹۱۲، فیزیکدان اتریشی ویکتور هس، با کشف پرتوهای کیهانی Cosmic Rays، فصل جدیدی را بر روی اخترفیزیک و فیزیک ذرات گشود.

تا پیش از اختراع اولین شتاب‌دهنده‌های ذرات پرانرژی در اوایل دهه‌ی ۵۰ میلادی، مطالعه‌ی پرتوهای کیهانی، مهم‌ترین و و در بسیاری موارد تنها روش بررسی ذرات بنیادی بود. به عنوان مثال، اولین ذره پادماده یعنی پوزیترون positron در سال ۱۹۳۲، میون muon در سال ۱۹۳۷ و بعد از آن پیون pion و کائون kaon کشف شدند. امروزه حتی با وجود شتاب‌دهنده‌های بسیار مدرن، هنوز هم مطالعه‌ی فیزیک پرتوهای کیهانی، از موضوعات مورد علاقه‌ی فیزیکدانان است.

اما این پرتوهای کیهانی که از جایی خارج از منظومه‌ی شمسی به سمت ما می‌آیند، چه هستند؟

پرتوهای کیهانی، ذرات بسیار پرانرژی هستند که اساسا از ۸۹ درصد پروتون (هسته‌ی اتم‌ هیدروژن که سبک‌ترین و بیشترین عنصر در جهان است)، ۱۰ درصد هسته‌ی هلیم و حدود ۱ درصد هسته‌ی اتم‌های سنگین‌تر (تا اورانیوم) تشکیل شده است. زمانی که پرتوهای کیهانی به زمین می‌رسند، با اتم‌های مختلف موجود در اتمسفر زمین برخورد کرده و ذرات مختلفی ایجاد می‌کنند. بیشترین ذرات حاصل از این برخورد، پیون‌های باردار هستند. اما پیون‌های باردار، چندان پایدار نبوده و سریعا تجزیه می‌شوند و میون‌ها را ایجاد می‌کنند.

میون‌ها برخلاف پیون‌ها، به راحتی با ماده واکنش نداده و بنابراین می‌توانند، از اتمسفر عبور کرده و حتی به درون زمین نفوذ کنند. میزان این میون‌ها به قدری زیاد است که در مدتی که شما در حال خواندن این پست بودید، حدود ۳۰۰۰ میون از بدن شما عبور کرد. البته نگران نباشید. میون‌ها بدون هیچگونه آسیبی، از درون ماده‌ی معمولی عبور می‌کنند.