§ 57. СОСТАВ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ НА УРОВНЕ МОРЯ

На уровне моря принято разделять космические лучи на мягкую и жесткую компоненту в зависимости от степени их поглощения в веществе.

В основе этого разделения были положены опыты Росси по определению проникающей способности космических лучей. Для регистрации вертикально идущих частиц был составлен из гейгеровских счетчиков так называемый «телескоп» (рис. 110), который регистрировал только тройные совпадения. Между счетчиками помещался свинцовый фильтр переменной толщины. Изучалась

зависимость числа зарегистрированных частиц от толщины фильтра. Росси обнаружил, что часть космических лучей поглощается фильтрами из свинца сравнительно малой толщины см.

Зато основная масса частиц способна проходить даже метровую толщину свинца. Характерная кривая поглощения космических лучей на уровне моря приведена на рис. 111.

Рис. 110. Схема «телескопа» из гейгеровских счетчиков

Рис. 111. Зависимость числа совпадений от космических лучей на уровне моря от толщины свинцового поглотителя

Та часть космического излучения, которая поглощается 10 см, свинца называется «мягкой» компонентой, та же часть, которая проходила слой 10 см называется «жесткой» компонентой.

Соотношения между интенсивностями мягкой и жесткой компонент характеризуются следующими цифрами:

Измерения на уровне моря вертикальной интенсивности обеих компонент дали:

Дальнейшими исследованиями была установлена природа мягкой и жесткой компонент. Оказалось, что в их состав входят различные частицы, они теряют свою энергию в различных процессах и именно потому так различаются их коэффициенты поглощения.

Мягкая компонента состоит в основном из электронов, позитронов и фотонов — частиц, которые быстро поглощаются из-за тормозного излучения и рождения электронных пар, из-за процессов, приводящих к образованию электромагнитных каскадных ливней.

Жесткая компонента представлена на уровне моря релятивистскими -мезонами. Из-за значительно большей, чем у электронов, массы их радиационные потери незначительны и они поглощаются почти исключительно из-за ионизационных потерь. Именно -мезоны ответственны за высокую проникающую способность космических лучей.

Ядерноактивными частицами на уровне моря в основном являются протоны и нейтроны малых энергий и небольшая примесь пионов, общее число которых ничтожно мало по сравнению с числом -мезонов.

Рис. 112. Изменение интенсивности различных компонент космического излучения с высотой. Интенсивность приведена в числе частиц на в 1 сек в стер

На рис. 112 показано, как меняется с высотой интенсивность различных компонент космических лучей для 50° северной широты. Кривая 1 — протоны и а-частицы; 2 — электронно-фотонная компонента; 3 — -мезоны; 4 — полная интенсивность космических лучей.