Kozmik İşın

Uzaydan sürekli olarak Dünya atmosferine giren ve çoğu kez yeryüzüne kadar ulaşan çeşitli atomaltı parçacıklar Bu parçacıklar proton veya helyum çekirdeği gibi parçacıklardır Bu parçacıkların ışın olarak nitelendirilmesi doğru değildir Ancak bu isim parçacıkların niteliği anlaşılmadan önce kullanıma girmiş ve bilimsel dile yerleşmiştir

Tarihçe
Dünya atmosferinde küçük ölçüde de olsa iyonizasyon saptanmaktadır Henri Becquerel'in (1852-1908) radyoaktiviteyi keşfetmesinden sonra, bu iyonizasyondan radyoaktif elementler, özellikle radon gazı sorumlu tutuluyordu Ancak, kimi bilim insanları bu açıklamadan tatmin olmuyorlardı Çünkü 20 yüzyılın başlarındaki sınırlı olanaklarla deneyler yapılıyor ve atmosferdeki radyoaktivitenin yükseklikle arttığı ölçülüyordu Oysa, şayet radyoaktivite Dünya kabuğundaki elementlerden kaynaklansaydı, yükseklerde radyoaktivitenin azalması gerekirdi Öte yandan, atom ağırlığı 222 olan radon bütün gazların en ağırıydı ve atmosferin yüksek kesimlerinde derişimi alt kesimlere göre çok daha az olmalıydı

Avusturyalı bilim adamı Victor Francis Hess (1883-1965) 1912 yılında balonla 5300 metre yükseklikte radyoaktivite ölçtü ve bu rakımda radyoaktivitenin deniz seviyesine göre 2 defa daha fazla olduğunu keşfetti Bu ölçüm için Hess ölçüm cihazlarını geliştirmiş, ölçüm sırasında ise, o günkü teknolojinin imkânları içersinde, yaşamını tehlikeye atmıştı Hess böylece atmosferdeki iyonizasyondan Dünya?daki radyoaktif elementlerin sorumlu olmadığını buldu Üstelik, Hess deneyini Güneş tutulması sırasında da tekrarlayarak, iyonizasyondan Güneş?in de sorumlu olmadığını buldu Hess bu buluşuyla 1936 yılında Nobel fizik ödülünü aldı

İyonizasyona sebep olan etkinin uzay kaynaklı olduğu Amerikalı ünlü bilim adımı Robert Andrews Millikan (1868-1953) tarafından da
teyit edildi Zaten bu etkiye kozmik ışın adını veren de Millikan'dır

Kozmik ışınların niteliği

Kozmik ışınların uzayda hangi koşullarda oluştuğu tam olarak anlaşılamamıştır Bilinen bu ışınların yüklü parçacıklardan oluştuğu ve Dünya üzerinde elde edilemeyecek çok yüksek enerjilere sahip olduğudur Bu güne kadar ölçülen en yüksek enerji tek bir parçacık için 31020 ev dir (Yani yaklaşık 50 J) Gerçi, Güneş kaynaklı kozmik ışınlar da vardır Ama Güneş kaynaklı ışınlar bu denli yüksek enerjilere çıkamamaktadırlar

Kozmik ışınlar iki sınıfta incelenmektedir Birincil kozmik ışınlar doğrudan yer yüzüne ulaşan çok yüksek enerjili kozmik ışınlardırAncak kimi kez kozmik ışın atmosferden geçerken atmosferdeki gaz atomlarıyla çarpışmaktadır Bu durumda parçacık reaksiyona girerek başka parçacık haline gelmektedir Bu durumda yere ulaşan kozmik ışınlara ise ikincil kozmik ışın denilmektedir İkincil kozmik ışınların enerjileri daha düşüktür

Birincil kozmik ışınlar genellikle hidrojen veya helyum çekirdeklerinden oluşur Hidrojen çekirdeği yani proton kozmik ışınların % 90 ını, helyum çekirdeği, yani alfa parçacığı (α) ise % 9 unu meydana getirir Bütün diğer çekirdekler ve elektronlar ise geri kalan % 1 in içindedir (Buradaki oranlar sayı oranlarıdır) Bu oranlar genellikle yıldız yüzeylerinde gözlemlenen element bolluklarına denktir

Buna karşılık, ikincil kozmik ışınlarda farklı bir dağılım vardır ve ikincil kozmik ışınlarda lityum, berilyum ve bor gibi doğada az bulunan bazı atom çekirdeklerine de rastlanır Yine ikincil ışınlarda kısa yarı ömre sahip olup, bir arada mezon adı verilen bazı parçacıklara da rastlanır (muon, pion, kaon)

Kozmik ışınlarda yön seçimi

Kozmik ışınlar Dünya?ya uzayın her yönünden gelirler Fakat elektriksel bakımdan yüklü olduklarından, Dünya manyetik alanının etkisi altında kalırlarBunun sonucu kozmik ışınların manyetik kutup bölgelerinde daha yoğun olmasıdır Kutup bölgelerindeki kutup fecri ya da kutup ışıkları denilen olay kutup bölgelerinde yoğunlaşan kozmik ışınlardan meydana gelir

Kozmik ışınlar ve bilimsel araştırmalar

* 1936 yılında muon ve 1947 yılında pion kozmik ışın içinde saptanmışlardır (O tarihlerde henüz parçacık hızlandırıcılar pion ya da muon elde edecek kadar güçlü değillerdi)
* Bazı atom altı parçacıkların yarı ömürleri çok kısadır İkincil kozmik ışın olarak üreyen bu parçacıkların oluştukları yükseklikten yeryüzüne ulaşıncaya kadar bozunuma uğramaları beklenir Oysa, durum böyle değildir ve bu parçacıklar yer yüzünde rahatlıkla saptanabilmektedirler Bu durum Albert Einstein?in (1879-1955) özel görecelik yasasının bir sonucudur Çok yüksek hızla hareket eden parçacıkta zaman Dünya ölçülerine göre yavaşlamaktadır Bir başka değişle kozmik ışınların incelenmesi özel görecelik yasasının kanıtlarından birini vermektedir