Искусственный спутник земли - [9]

Искусственные спутники Земли дают возможность изучить со всей полнотой состав первичного космического излучения. По-видимому, удастся найти такие новые компоненты космического излучения, которые раскроют нам многие тайны Вселенной.

Уже давно физики стремятся определить возраст космических лучей, узнать, сколько времени прошло с тех пор, как частицы космического излучения приобрели большую энергию и начали свои блуждания во Вселенной. На этот, казалось бы очень трудный, вопрос можно ответить, воспользовавшись тем обстоятельством, что, чем дольше космические лучи путешествуют во Вселенной, тем большее число соударений они испытывают с атомами межзвездной среды. При таких столкновениях входящие в состав космических лучей ядра атомов сравнительно тяжелых элементов будут разрушаться, а из их «осколков» возникнут ядра более легких элементов.

В космических лучах мы обнаруживаем ядра атомов различных элементов. Чем больше в космосе ядер атомов определенного элемента, тем больше их число ускорится и приобретет высокую энергию. Опыты показывают, что состав космических лучей в основном соответствует распространенности различных элементов во Вселенной. Некоторых элементов, например, лития, бериллия и бора, очень мало в космосе. В то же время ядра этих элементов часто возникают при разрушении более тяжелых ядер.

Поэтому если в составе первичных космических лучей окажутся такие ядра, то это будет означать, что космическое излучение долго путешествует во Вселенной.

Обнаружить ядра атомов различных элементов в составе космических лучей — весьма трудная задача.

Успех может быть достигнут путем применения специальных счетчиков, регистрирующих излучение Вавилова–Черенкова. Интенсивность этого излучения резко возрастает с ростом атомного номера ядра, пролетающего через такой счетчик. Как показали опыты[7], выполненные Л. В. Курносовой, Л. А. Разореновым и М. И. Фрадкиным, таким путем можно проводить анализ первичного космического излучения и, в частности, попытаться обнаружить в его составе ядра лития, бериллия и бора. Таким же путем можно искать ядра атомов многих других, в частности тяжелых, элементов в составе космических лучей. Большие возможности, предоставленные спутниками, позволяют предпринять новые попытки найти среди первичного излучения электроны, а также мельчайшие частицы света — фотоны. Если бы удалось обнаружить хотя бы в очень малом числе эти новые компоненты, наши знания о происхождении космических лучей сильно продвинулись бы вперед.

Чтобы в этом убедиться, достаточно вспомнить, что в космосе существуют магнитные поля. Поэтому обладающие электрическим зарядом первичные частицы космического излучения двигаются по сильно искривленным траекториям. Наблюдая эти частицы на Земле, мы не можем узнать, где они зародились, так как из-за отклонения в магнитных полях первоначальное направление их движения было полностью потеряно.

В противоположность этому фотоны движутся практически прямолинейно. Поэтому если их удастся обнаружить, то они смогут лучше, чем какое-либо другое излучение, указать нам, где в мировом пространстве расположены источники космических лучей.

Таким образом, изучение состава первичного излучения даст возможность обнаружить ряд явлений, происходящих в космосе, пролить свет на вопросы происхождения космических лучей и, в частности, проверить ряд следствий гипотезы В. Л. Гинзбурга о возникновении космических лучей при возгорании сверхновых звезд.

С помощью искусственных спутников Земли можно проводить длительные наблюдения первичного космического излучения. Появляется возможность обнаружить даже сравнительно небольшие изменения интенсивности различных компонент этого излучения.

В каждом случае представляет большой интерес выяснить природу тех частиц космического излучения, число которых в данном случае изменилось. Использование спутников позволяет это осуществить.

В частности, для этой цели можно регистрировать число первичных частиц и одновременно вызываемую ими ионизацию. Этим путем оказывается возможным отделить колебания интенсивности основной компоненты космических лучей, состоящей из ядер атомов водорода — протонов, от изменений числа ядер более тяжелых элементов. Приборы, расположенные на поверхности Земли, не могут провести такое разделение. С помощью же спутников осуществляется совершенно новый подход к анализу процессов, происходящих с космическими лучами.

Число первичных частиц может быть измерено с помощью счетчика заряженных частиц. Как показали опыты Н. Л. Григорова, Ю. И. Логачева, А. Н. Чарахчьяна и А. Е. Чудакова, в настоящее время можно сконструировать прибор, весьма экономичный в потреблении электроэнергии[8].

Значительные трудности представляет измерение ионизации, создаваемой космическим излучением за пределами атмосферы. Однако это осуществимо с помощью метода, разработанного А. Е. Чудаковым: в приборе, летящем за пределами атмосферы, за счет ионизации накапливается электрический заряд. При снятии этого заряда возникает импульс, передаваемый по радио на Землю. По величине импульса можно судить об ионизации, создаваемой космическими лучами.