Kosmisk stråling

Kosmisk stråling er innanfor astrofysikk partiklar som stammar frå ei kjelde utanfor jorda og som treffer jordatmosfæren med høg fart, gjerne nær lysfarten, men den kinetiske energien til partiklane varierer mykje. På det meste kan energien vere på 10²⁰  elektronvolt, som er mykje høgare enn det menneske greier å akselerere partiklar til i partikkelakseleratorar.

Energispektrum for kosmisk stråling

Rundt 90 % av desse partiklane er proton, 9% er heliumkjernar, òg kjend som alfapartiklar. Den resterande 1% inkluderer elektron og kjernane av tyngre element.

Kjelder til kosmisk stråling

Dei fleste partiklane kjem frå kjelder utanfor vårt solsystem, slik som roterande nøytronstjerner, supernovaer og svarte hol. Noko av den sterkaste strålinga kjem òg frå kjelder utanfor vår galakse. Måten den sterkaste strålinga oppstår på er noko ein enno ikkje fullt ut forstår.

Kosmisk stråling med energi over 10 GeV (1 Giga elektronVolt = 10⁹ eV) stråler inn mot jorda like mykje frå alle kantar. Dette trur ein skuldast at det magnetiske feltet i galaksen vår endrar retninga til partiklane. Dette gjer kosmisk stråling mindre interessant i astronomi, sidan ein ikkje kan sjå kor ho kjem frå. Under 10 GeV vert partiklane påverka såpass av jorda sitt magnetfelt at dette påverkar retninga.

Kosmisk stråling vert òg skapt av sola, desse partiklane har låg energi, rundt 10-100 keV. Mengda og styrken kan auke ved solutbrot (flares) på sola. Solvinden kan òg skjerme for kosmisk stråling som kjem utanfrå solsystemet. Ein trur òg at ein del kosmisk stråling vert bremsa opp ved heliopausen ved grensa av solsystemet og at dette er den såkalla anormale strålinga, med uventa låg energi.

Deteksjon

Partiklane kolliderer med atmosfæren og i kollisjonen vert det skapt ei rekkje mesoner, kortvarige partiklar som vert omforma til myonar. Myonane vekselverker ikkje like lett med atmosfæren og myonane sin høge fart gjer at dei varer lenger, utfrå Albert Einstein sin relativitetsteori. Dette gjer at myonane kan rekke å nå ned til bakken. Myonane opptrer som ioniserende stråling, det vil si at dei riv laus elektron frå atom dei passerer. Dette gjer at dei kan detekterast med enkle midlar, til dømes kan ein sjå dei som tynne strekar i tåkekammer.

Påverkar strålinga atmosfæren?

At kosmisk stråling kan få vatn til å kondensere på denne måten har fått enkelte til å spekulere i om kosmisk strålinga kan påverke danninga av skyer.

Det er uansett ålment akseptert at kosmisk stråling har halde nivået av karbon-14 konstant i atmosfæren, iallefall dei siste 100 000 år. Dette er viktig for bruken av C14-datering i arkeologi.

Forskingsprosjekt

Pågåande forskingsprosjekt rundt kosmisk stråling inkluderer:

• CHICOS
• PAMELA
• Alpha Magnetic Spectrometer
• HiRes
• MARIACHI
• Pierre Auger Observatory
• SKY Experiment
• SLAC
• Spaceship Earth
• TRACER Long Duration Balloon Project Arkivert 2015-03-31 ved Wayback Machine.
• Telescope Array

Påverknad på menneske

Kosmisk stråling utgjer en liten del av bakgrunnstrålinga vi vert utsett for. Ei undersøking fann at kosmisk stråling utgjorde 10 % av bakgrunnsstrålinga i Australia. Prosentdelen i Noreg vil truleg vere lågare sidan dei geologiske forholda gjer at Noreg har ei bakgrunnsstråling over gjennomsnittet. Kosmisk stråling vil derimot kunne vere ein stor fare under bemanna romferder.

Referansar

• C. D. Anderson and S. H. Neddermeyer, Cloud Chamber Observations of Cosmic Rays at 4300 Meters Elevation and Near Sea-Level, Phys. Rev 50, 263,(1936).
• M. Boezio et al, Measurement of the flux of atmospheric muons with the CAPRICE94 apparatus, Phys. Rev. D 62, 032007, (2000).
• R. Clay and B. Dawson, Cosmic Bullets, Allen & Unwin, 1997.
• P. K. F. Grieder, Cosmic Rays at Earth: Researcher’s Reference Manual and Data Book, Elsevier, 2001.
• J. Kremer et al, Measurement of Ground-Level Muons at Two Geomagnetic Locations, Phys. Rev. Lett. 83, 4241, (1999).
• S. H. Neddermeyer and C. D. Anderson, Note on the Nature of Cosmic-Ray Particles, Phys. Rev. 51, 844, (1937).
• D. Perkins, Particle Astrophysics, Oxford University Press, 2003. - Very interesting and well written book.
• C. E. Rolfs and S. R. William, Cauldrons in the Cosmos, The University of Chicago Press, 1988.
• J. F. Ziegler, The Background In Detectors Caused By Sea Level Cosmic Rays, Nuclear Instruments and Methods 191, 419, (1981).
• M. D. Ngobeni and M. S. Potgieter, Cosmic ray anisotropies in the outer heliosphere, Advances in Space Research, 2007.
• M. D. Ngobeni, Aspects of the modulation of cosmic rays in the outer heliosphere, M.Sc Dissertation, Northwest University (Potchefstroom campus) South Africa 2006.
• Martin Walt, Introduction to Geomagnetically Trapped Radiation, 1994.
• A. M. Hillas, Cosmic Rays, Pergamon Press, Oxford, 1972 - A good overview of the history and science of cosmic ray research including reprints of seminal papers by Hess, Anderson, Auger and others.
• B. Rossi, Cosmic Rays, McGraw-Hill, New York, 1964.
• Thomas Gaisser, Cosmic Rays and Particle Physics, Cambridge University Press, 1990.
• TRACER Long Duration Balloon Project: the largest cosmic ray detector launched on balloons.
• Particle Data Group review of Cosmic Rays by W.-M. Yao et al., Journal of Physics G 33, 1 (2006).
• Introduction to Cosmic Ray Showers by Konrad Bernlöhr.
• NOAA FTP: Lal, D., et al., 2005. Data on cosmic ray flux derived from C14 concentrations in the GISP2 Greenland ice core.
• BBC news, Cosmic rays find uranium, 2003.
• BBC news, Rays to nab nuclear smugglers, 2005.
• BBC news, Physicists probe ancient pyramid (using cosmic rays), 2004.
• Shielding Space Travelers by Eugene Parker.
• Anomalous cosmic ray hydrogen spectra from Voyager 1 and 2
• Anomalous Cosmic Rays Arkivert 2009-08-12 ved Wayback Machine. (From NASA's Cosmicopia)
• Review of Cosmic Rays Arkivert 2009-09-05 ved Wayback Machine.
• Composition of Solar cosmic rays Arkivert 2005-10-22 ved Wayback Machine.
• "Who's Afraid of a Solar Flare? Solar activity can be surprisingly good for astronauts." Arkivert 2007-02-24 ved Wayback Machine. Oct. 7, 2005, at Science@NASA]