5.2. ИСТОРИЯ ВТОРИЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Перечислим главные этапы истории вторичных частиц.

1. Вторичные нуклоны и заряженные пионы, которые имеют достаточно энергии, продолжают порождать частицы в последующих ядерных столкновениях, пока энергия, приходящаяся на частицу, не упадет ниже уровня, требуемого для многократного рождения пионов, т. е. примерно до Этот процесс называется ядерным каскадом. Таким образом, первоначальная энергия космической частицы переходит в энергию пионов, странных частиц и антинуклонов. Этот процесс иногда называют «пиони-зацией».

2. Вторичные протоны теряют энергию на ионизацию, большинство нуклонов с энергией меньше тормозятся до полной остановки.

3. Время жизни нейтральных пионов очень мало после чего они распадаются на два -кванта, , которые вызывают электромагнитные лавины. Многие заряженные пионы в полете распадаются на мюоны:

среднее время жизни Мюоны в ядерные реакции не вступают и замедляются только за счет ионизации. Мюоны низких энергий успевают распасться с образованием электронов и позитронов:

среднее время жизни Многие очень энергичные мюоны рождаются в самых верхних слоях атмосферы, прежде чем пионы успевают вступить в какие-либо ядерные взаимодействия. Эти мюоны обладают огромной проникающей способностью. Благодаря тому что они практически не вступают в ядерные реакции, а ионизационные потери их малы, высокоэнергичные мюоны достигают самой поверхности Земли. В системе покоя их среднее время жизни но для внешнего наблюдателя мюоны распадаются за время с из-за релятивистского

Рис. 5.4. (см. скан) Схематическая диаграмма развития ядерного каскада в атмосфере

замедления течения времени фактор Лоренца]. Покажите самостоятельно, что поверхности Земли достигнут мюоны с фактором Лоренца 7 20. Таким образом, наблюдение мюонов у поверхности Земли может служить доказательством релятивистских эффектов замедления течения времени и сокращения длин. Описанные процессы изображены на рис. 5.4. Мюоны высоких энергий могут проникать достаточно глубоко под землю. Благодаря этому их можно эффективно использовать для изучения высокоэнергичных событий, а также для постоянного измерения средней интенсивности и изотропии космических лучей в верхних слоях атмосферы.

Эти взаимодействия зависят только от количества вещества, сквозь которое прошла космическая частица, так что если построить детектор, соответствующий такому пробегу, то космические частицы вызовут в нем те же каскады вцлоть до некоторой энергии. Большинство продуктов распада

легко зарегистрировать по их ионизационным потерям. Если глубина будет достаточна, чтобы остановить все частицы, образовавшиеся в ливне, то полная ионизация будет мерой полной энергии первичной частицы.