Что мы знаем о космических лучах и есть ли от них польза

Например, вы знаете, что то же самое северное сияния – это пример того, как на нашу планету влияют космические частицы. Безусловно, влияние оказывают электромагнитное излучение и гравитационные волны, но вот эти самые частицы, прилетевшие от Солнца – это космические лучи. И все в этой Вселенной пропитано ими.

Ученых же, в первую очередь, интересуют именно те лучи, которые добрались до Земли не от Солнца, а от далеких галактик и систем.

Но для начала необходимо понимать, что именно изучают ученые. Так, например, любому человеку, прошедшему хотя бы среднюю школу, известно, что абсолютно каждое вещество в нашем мире состоит из протонов, электронов и нейтронов. Вот только последний из них – частица очень нестабильная, которая распадается по пути к нашей планете. Поэтому в потоках лучей, пришедших к нам из глубин космоса, нет этих частиц.

Зато есть протоны, электроны и кое-что еще. Это, например, позитроны и антипротоны – античастицы. В итоге на Землю постоянно прилетают ядра элементов, антипротоны, позитроны, электроны и протоны.

Первым ученым, проведшим эксперимент с космическими лучами, был австрийский и американский физик Виктор Гесс. Он даже получил свою Нобелевку за открытие космических лучей в 1936 году. До него никто толком не понимал, откуда берется это самое излучение: из земной коры или из космоса.

Суть эксперимента Гесса была в том, что нужно было на воздушном шаре подниматься к небу и замерять количество странных частиц. И если их становится больше, значит, они все-таки из космоса.

Другой эксперимент был менее романтичным, но тоже действенным. Его провели в Италии.

Для проведения нужно было сесть в лодку и плыть от берега как можно дальше, при этом также замеряя количество частиц. Если их не становится меньше – значит, они действительно из космоса. Почему? А потому, что если бы источником была земная кора, то толща воды мешала бы им распространяться.

Интересно и то, что у космических частиц огромное количество энергии. В конце концов, они распространяются в пространстве и времени, а это с учетом гравитации очень тяжело для частиц с малой энергией.

Объясняем на пальцах. Любая галактика обладает магнитным полем, и частицы, таким образом, тоже должны следовать по траекториям поля. Если же магнитное поле сильнее, или энергия у частицы маленькая, то они накапливаются у той или иной галактики, очень долго не покидая ее. А вот частицы самой высокой энергии пролетают мимо и даже не замечают магнитного поля.

Здесь можно вспомнить, как в детстве вы играли в пятнашки или салки. Если водящему нужно было поймать и обнять убегающего, то ему, конечно, нужно обладать недюжинной силой. Допустим, водящему нужно поймать двоих убегающих в разное время, при этом оба убегающих обладают одинаковой массой тела. Но один бежит куда быстрее второго. Кого зафиксировать будет тяжелее? Так и с космическими частицами.

До сих пор точно неизвестно, откуда к нам прилетают частицы. Дело в том, что магнитное поле галактик, хоть и незначительно, но все же меняют траекторию частиц. А в космическом пространстве любое «незначительно» может превращаться в сотни и десятки световых лет. Поэтому из-за измененной траектории невозможно точно установить, откуда они к нам прилетают.

Однако уже сейчас ведется работа по изучению космических частиц посредством наблюдения за другими частицами, нейтрино, которые безразличны к любому магнитному полю. Вероятно, они появляются там же, где ускоряются космические лучше сверхвысокой энергии.

Нейтрино полезны тем, что благодаря наблюдениям за ними астрономы смогли установить связь между вспышкой в гамма-диапазоне и избыток нейтрино высокой энергии на антарктической станции IceCube. Это означает, что с очень высокой долей вероятности источник гамма-излучения является также и источником этих нейтрино. Вероятно, что такие объекты могут и ускорять космические лучи высоких энергий. А еще есть гипотеза, что эти самые ускорители могут быть активными ядрами галактик.

Известно, что каждая галактика в центре имеет черную дыру, которая притягивает вещество. Лишнее же вещество из внутренней части диска, который образуется от попадания вещества в черной дыре, образует два джета. Джеты как раз и могут быть хорошим источником частиц высокой энергии и космических лучей.

Хотя эти лучи и могут навредить оборудованию, которое работает на орбите, для человека они в целом безопасны благодаря атмосферам Земли и Солнца. То есть чем выше активность нашей звезды, тем меньше космических лучей к нам попадает. Но они все равно создают небольшой радиоактивный фон. Но даже если вы собираетесь в космос, как турист, на вас радиация никак не скажется.

Но если бы их и не было, было бы еще хуже. Полностью исчез бы естественный радиоактивный фон, а это уменьшило бы количество мутаций в ДНК всего живого. Это, в свою очередь, плохо тем, что мутации бывают и вредными, и полезными. А без мутаций не было бы эволюции, и, возможно, мы так и остались бы на уровне рыб.