Это частицы. Атомные ядра или электроны. Они движутся с такой скоростью, что Феррари кажется неподвижным объектом. Они проносятся через Млечный Путь, не обращая внимания на наше присутствие, пока не сталкиваются с нашей атмосферой.
Большинство этих космических лучей происходит за пределами нашей Солнечной системы. Небольшая доля исходит от Солнца, но основные «тяжеловесы» — первичные частицы высокой энергии — путешествуют через межгалактическое пространство, прежде чем достичь Земли.
Когда эти быстро движущиеся частицы сталкиваются с ядрами в нашей атмосфере, они создают ливень вторичных частиц. Это столкновение — единственная причина, по которой мы обнаруживаем их на поверхности. Частицы с более низкой энергией отклоняются межпланетным магнитным полем и собственным геомагнитным полем Земли. Поэтому те частицы, которые мы регистрируем вблизи поверхности, обладают невероятной энергией. Они движутся со скоростью около 87% скорости света или быстрее.
Наблюдения с космических аппаратов показывают, откуда происходит большинство этих лучей. Основной источник — диск Галактики. Однако частицы с самой высокой энергией, вероятно, имеют внегалактическое происхождение. Они приходят из-за пределов нашей родной галактики.
Мы до сих пор не до конца понимаем, как эти частицы ускоряются до таких экстремальных скоростей. Ведущая теория указывает на расширяющиеся ударные волны от сверхновых. Звезда взрывается. Ударная волна расширяется. Частицы попадают в магнитные поля и разгоняются до всё более высоких скоростей. Это естественный ускоритель частиц. Но детали процесса остаются неясными.
Прежде чем мы построили огромные машины для столкновения атомов, космические лучи были нашим единственным инструментом для изучения атомного ядра. С начала 1930-х до 1950-х годов это был основной источник высокоэнергетических частиц для физиков.
Эта эпоха породила физику элементарных частиц.
Ученые обнаружили короткоживущие субатомные частицы благодаря столкновениям космических лучей. Они нашли новые компоненты материи, которые мы не могли создать в лаборатории. Даже самые мощные современные ускорители частиц не могут сравниться с энергией космических лучей самой высокой энергии. Мы всё ещё догоняем эксперименты самой природы.
История космических лучей — это также история Виктора Франца Гесса. Он доказал в начале XX века, что эти лучи приходят из космоса, а не с Земли. Его работа открыла окно в высокоэнергетическую Вселенную.
Мы можем строить машины. Мы можем моделировать столкновения. Но сырая энергия этих галактических посетителей остается непревзойденной. Они напоминают нам, что Вселенная по-прежнему берет на себя основную работу. Мы просто наблюдаем. И учимся.
