Космическите лъчи

Автор: Росен Илиев

   Космическите лъчи са изключително високо енергийно заредени частици (обикновено протони), които пътуват през Вселената почти със скоростта на светлината (около 300 000 км/с). Учените са озадачени от произхода на тези високо енергийни частици в продължение на десетилетия. Изглежда, обаче, че ние сме една крачка по-близо до разкриването на техния източник.
История на космическите лъчи
   През 1912 г. Виктор Хес провежда няколко експеримента, когато той стартира електромери с висока точност за измерване на процентът на йонизация или атомите в нашата атмосфера. Това, което той открива е, че степента на йонизация е много по-голяма, когато се издигаш в атмосферата - откритие, за което той по-късно печели и Нобелова награда.
     Това е полет в лицето на конвенционалната мъдрост. Първият му инстинкт за това как да се обясни това, е че някои слънчеви явления създават този ефект. Въпреки това, след повтарянето на експериментите си по време на почти слънчево затъмнение той получава същите резултати, като ефективно изключва всякакъв слънчев произход. Затова той смята, че трябва да има някакво присъщо електрическо поле в атмосферата, за създаване на наблюдаваната йонизация, въпреки че не може да се убеди какво може да бъде източник на полето.
   Повече от десетилетие по-късно, Робърт Миликан е в състояние да докаже, че електрическото поле в атмосферата, наблюдавано от Хес е било вместо поток от фотони и електрони, които той по-късно нарича "космически лъчи", пронизващи нашата атмосфера. Той също така установява, че тези частици не са наземни по произход, а по-скоро се излъчват от дълбокия космос.
Миликан твърди, че тези фотони и електрони, които са произведени от разсейването на гама-лъчи, при процес, известен като разсейването на Комптън (по  името на физикът Артър Комптън). По ирония на съдбата, този Комптън през 1930 г., правилно предполага, космическите лъчи не са съставени от протони и електрони, а по-скоро от заредени частици като протоните. През следващото десетилетие бяха проведени няколко експеримента за потвърждаване констатациите на Комптън.
Оттогава учените са се опитвали да разберат естеството и произхода на космическите лъчи. Доскоро произходът им е останал донякъде мистерия.
Източник на космическите лъчи
Тъй като космическите лъчи са съставени от заредени частици, пътищата им могат да бъдат променяни от всяко магнитно поле, влязло в контакт с тях. Естествено, обекти като звездите и планетите имат магнитни полета, но междузвездни магнитни полета съществуват. Това прави прогнозирането на магнитните полета изключително трудно. И тъй като тези магнитни полета продължават през цялото пространство, те се появяват във всички посоки. Поради това не е изненадващо, че от наша гледна точка тук на Земята, се оказва, че космическите лъчи не изглежда да пристигат от всяка една точка в пространството.
Определянето тогава на  източникът на космическите лъчи е много трудно. Все пак, има някои предположения, че може да се намери. Преди всичко, просто поради естеството на космическите лъчи - изключително високи енергийни заредени частици - те ще трябва да се произвеждат от доста мощен механизъм. Така че вероятни кандидати са събития като супернова или регионите около черните дупки.
През 1949 г. физикът Енрико Ферми (създателят на първия ядрен реактор през 1942 г.) предполага, че космическите лъчи, просто са ускорени частици от магнитните полета в междузвездните облаци газ. И тъй като имаме нужда от доста голяма област за да се създадат най-високите енергийни космически лъчи, учените започнаха да търсят в останките на  супернови като вероятен източник. 
През юни 2008 г. НАСА изстреля новия гама-лъчев телескоп познат като „Ферми” - кръстен, очевидно на Енрико Ферми. Този телескоп гони една от основните цели на науката, а именно да определи произходът на космическите лъчи.
Ферми е в състояние да постигне това, защото, когато космическите лъчи взаимодействат с междузвездния газ, те произвеждат гама-лъчи. Така че, като погледнат в останките на свръхнови от различните епохи и комбинират тази информация с данни от наземните обсерватории, които изследват дори по-високи енергии, учените се надяват да се потвърди или отхвърли, че тези обекти са основни източници на космическите лъчи.
Първоначалните резултати са обещаващи. Ферми е установил, че по-старите останки са светли, като останките от супернова IC443, са ярки GeV (милиарди електрон волта) гама-лъчи, но сравнително по-слаби от TeV гама-лъчи (трилиони електрон волта). Обаче по-младите останки, като Касиопея А, са ярки и в GeV и TeV гама лъчи.
От тази информация учените на НАСА са заключили, че младите останки, които имат по-голямо магнитно поле са в състояние да ускоряват протоните до наблюдаваните енергии. Докато по-старите останки са магнитни полета, които са отслабени до точката, при която протоните могат да достигнат само GeV енергиите.
В крайна сметка, данните от Ферми изглежда утвърждават идеята, че останките от свръхнови  действат като гигантски ускорители на заредени частици и че те са основният източник на тези мистериозни космически лъчи.