Изучение космических лучей. Бадлуев А.И - 2 стр.

                         Введение                                    Потери энергии на ионизацию и возбуждение ато-
         Космические лучи – это поток частиц, приходящих    мов вещества для электронов и µ- мезонов космических лу-
на землю из межзвездного пространства. Первичные косми-     чей на уровне моря примерно одинаково и сравнительно
ческие лучи состоят главным образом из протонов (~90 %),    малы. Особенностью µ - мезонов является их распад на
α - частиц и более тяжелых ядер, основная доля первичных    электроны, нейтрино и антинейтрино:
космических лучей имеет энергию 109-1010 эВ, но встреча-             µ → е + ν + ν-.
ются также частицы со значительно большей энергией (до               В плотной среде поглощение µ - мезонов обуслов-
1019 эВ). Частицы с энергиями меньше 109 эВ отклоняется     лено потерей энергии на ионизацию атомов среды. В газо-
магнитным полем земли и не попадает на нее. Поток про-      образной среде пробег µ - мезонов вели и нужно учитывать
тонной компоненты с энергией выше 1,4*1019 эВ составляет    их выбывание из потока космических лучей за счет спон-
примерно один протон на 1 см2/с. В результате взаимодей-    танного распада.
ствия первичных космических лучей с ядрами атмосферы                 1. Угловое распределение жесткой компоненты
появляются новые (вторичные) частицы – мезоны различ-       космических лучей на уровне моря
ных сортов, распад которых приводит к появлению элек-                Можно считать, что основная часть мезонов рож-
тронов, позитронов и фотонов большей энергии. Таким об-     дается в верхних слоях атмосферы. Мю – мезоны, входящие
разом, вторичные космические лучи, наблюдаемые на высо-     в состав жесткой компоненты, возникают в результате рас-
те до 10 км, совершенно не похожи по своему составу на      пада π - мезонов – продуктов ядерного взаимодействия пер-
первичные космические лучи. Космическое излучение, при-     вичных космических лучей с ядрами атмосферы:
ходящее в нижние слои атмосферы, принято делить на мяг-              π → µ + ν, τ ~ 10-8 с.
кую и жесткую компоненты.
                                                                     Следовательно, µ - мезоны проходят почти весь
         Мягкая компонента состоит из электронов, пози-
                                                            слой атмосферы (~ 900 г/см2). При этом они частично по-
тронов и γ-квантов, которые сильно поглощаются в вещест-    глощаются, частично распадаются. Мезоны, идущие под уг-
ве. Поглощение частиц мягкой компоненты существенным
                                                            лом θ к вертикали (рис. 1) и попадающие на уровень моря,
образом зависит от порядкового номера Z вещества. Части-
                                                            проходят в атмосфере путь 1/cos(θ) раз больший, чем мезо-
цы мягкой компоненты почти целиком поглощаются деся-
                                                            ны, идущие по вертикали. Поэтому вероятность распада для
тисантиметровым слоем свинца.
                                                            µ - мезонов, идущих под углом θ, больше. При увеличении
         Жесткая компонента состоит из µ-мезонов, кото-
рые слабо поглощаются веществом, притом приблизительно      угла θ будет увеличиваться также слой воздуха, который
одинаково веществами с разными Z.                           должны пройти мезоны. Это приводит к увеличению по-
         Столь большое различие проникающей способно-       глощения за счет ионизационных потерь. Таким образом,
сти частиц обеих компонент объясняется тем, что электро-    оба фактора должны привести к уменьшению интенсивно-
ны и позитроны мягкой компоненты при взаимодействии с       сти µ - мезонов с увеличением зенитного угла θ. Можно,
веществом тратят большую часть своей энергии на излуче-     однако, выделить ту часть мезонов
ние, а потери µ - мезонов на излучение сравнительно малы.