Космические лучи – обнаружение и состав.

Космические лучи состоят из заряженных частиц, электронов и положительно заряженных ионов в диапазоне от протонов до тяжелых элементов, которые поступают на Землю из космоса. Большая часть космических лучей, слишком энергичные, потому что космические на их пути от источника к Земле отклоняются магнитными полями в галактике. Тем не менее, космические лучи дают важные ключи к пониманию процессов, происходящих в звездах, сверхновых звездах и других астрофизических источников. Ядро каждого элемента имеет уникальный заряд, поэтому методы определения состава космических лучей требует измерения заряда каждой отдельной частицы космических лучей. Как правило, эти методы требуют двух независимых методов измерения.
Первое измерение может определить скорость, с которой космические лучи теряют энергию при прохождении через детектор. Эта скорость потери энергии пропорциональна квадрату отношения заряда к скорости частицы. Второе измерение может затем определить скорость частиц. Был разработан ряд инновационных методик измерения заряда. Эти детекторы можно разделить на три основные категории: детекторы записи, такие как фотоэмульсия; визуальные детекторы, таких как камеры с облаком, и электронные детекторы, такие, как счетчики Гейгера-Мюллера. В конце 1940-х годов группа исследователей космических лучей в Университете Миннесоты и Университете Рочестера занимались фотоэмульсией на больших высотах, часто выше 27 000 метров, на воздушных шарах, для определения заряда и энергии космических лучей. Эти большие высоты необходимы для регистрации столкновений между входящими космическими лучами и молекулами воздуха, что может стать причиной распада космических лучей на фрагменты, на несколько легких ядер, измеряя таким образом их состав. Эти ранние эксперименты показали, ядра в космических лучах состоят из, около 87 процентов водорода , 12 процентов гелия, а 1 процент – частицы тяжелее гелия. Развитие детекторов высокого разрешения, позволяет измерять изотопный состав, показав значительные различия изотопного содержания неона, магния, кремния в космических лучах и в солнечном веществе системы. Достижения в области моделирования ядерных процессов в недрах звезд позволили астрофизикам подсчитать, что большинство из этих расхождений в соответствии с нуклеосинтезом, в звезде примерно вдвое больше, чем на земле. Возможно потребуется размещение детекторов на космических станциях, чтобы определить содержание элементов тяжелее висмута, что позволит выполнить прямое сравнение космических лучей в сверхновых, которые предлагаются в качестве источника космических лучей.