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宇宙射线的发现

时间:2022-02-16 百科知识 版权反馈
【摘要】:由于白天和夜间测量结果相同,因此赫斯断定这种射线不是来源于太阳的照射,而是宇宙空间。宇宙射线研究热赫斯的发现引起了人们的极大兴趣,从那时开始,科学界对宇宙射线的各种效应和起源问题进行了广泛的研究。最初,这种辐射被称为“赫斯辐射”,后来被正式命名为“宇宙射线”。
宇宙射线的发现_一本书读完发现自

所谓宇宙射线,指的是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流。宇宙射线的迹象在最初用游离室观测放射性时就被人们注意到了,起初曾认为验电器的残余漏电是由于空气或尘土中含有放射性物质造成的。

宇宙射线最初的迹象

1903年,英国物理学家卢瑟福和库克发现,如果小心地把所有放射源移走,在验电器中每立方厘米内,每秒钟还会有大约10对离子不断产生。用铁和铅把验电器完全屏蔽起来,离子的产生几乎可减少3‰。他们在论文中提出设想,也许有某种贯穿力极强,类似于γ射线的辐射从外面射进验电器,从而激发出二次放射性。

莱特、沃尔夫等物理学家先后采用各种方法进行了试验。人们发现,这种不明来源的放射性与当时人们比较熟悉的放射性相比具有更大的穿透本领,因此人们提出这种放射性可能来自地球之外——这就是宇宙射线最初的迹象。

赫斯的发现

奥地利物理学家赫斯是一位气球飞行的业余爱好者。他设计了一套装置,将密闭的电离室吊在气球下,电离室的壁厚足以抗一个大气压的压差。他乘坐气球,将高压电离室带到高空,静电计的指示经过温度补偿直接进行记录。他一共制作了10只侦察气球,每只都装载有2~3台能同时工作的电离室。

1911年,第一只气球升至1070米高,在那一高度以下,辐射与海平面差不多。第二年,他乘坐的气球升空达5350米。他发现离开地面700米时,电离度有些下降,800米以上似乎略有增加,而后随着气球的上升,电离持续增加。在1400~2500米之间显然超过海平面的值。在海拔5000米的高空,辐射强度竟为地面的9倍。由于白天和夜间测量结果相同,因此赫斯断定这种射线不是来源于太阳的照射,而是宇宙空间。

科学家赫斯认为应该提出一种新的假说:“这种迄今为止尚不为人知的东西主要在高空发现……它可能是来自太空的穿透辐射。”1912年赫斯在《物理学杂志》发表题为“在7个自由气球飞行中的贯穿辐射”的论文。

▲赫 斯

1914年,德国物理学家柯尔霍斯特将气球升至9300米,检测出游离电流竟比海平面大50倍,这确证了赫斯的判断。

宇宙射线研究热

赫斯的发现引起了人们的极大兴趣,从那时开始,科学界对宇宙射线的各种效应和起源问题进行了广泛的研究。最初,这种辐射被称为“赫斯辐射”,后来被正式命名为“宇宙射线”。当时,许多物理学家怀疑赫斯的测量,并认为这种大气电离作用不是来自太空,而是起因于地球物理现象,例如组成地壳的某种物质发出的放射性,但被实验一一否决。现在普遍认为,宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子流的总称。

科学家认为,长期以来普遍受到国际社会关注的全球变暖问题很有可能与宇宙射线有直接关系。这种观点认为,温室效应可能并非全球变暖的唯一罪魁祸首,宇宙射线有可能通过改变低层大气中形成云层的方式来促使地球变暖。这些科学家的研究认为,宇宙射线水平的变化可能是解释这一疑难问题的关键所在。他们指出,由于来自外层空间的高能粒子将原子中的电子轰击出来,形成的带电离子可以引起水滴的凝结,从而可增加云层的生长。也就是说,当宇宙射线较少时,意味着产生的云层就少,这样,太阳就可以直接加热地球表面。

此外,几位美国科学家还认为,宇宙射线很有可能与生物物种的灭绝与出现有关。他们认为,某一阶段突然增强的宇宙射线很有可能破坏地球的臭氧层,并且增加地球环境的放射性,导致物种的变异乃至于灭绝。另一方面,这些射线又有可能促使新的物种产生突变,从而产生出全新的一代。这种理论同时指出,某些生活在岩洞、海底或者地表以下的生物正是由于可以逃过大部分的辐射才因此没有灭绝。

时至今日,人类仍然不能准确说出宇宙射线是由什么地方产生的,但普遍认为它们可能来自超新星爆发或来自遥远的活动星系,它们无偿地为地球带来了日地空间环境的宝贵信息。科学家希望接收这些射线来观测和研究它们的起源和宇宙环境中的微观变幻。

现代物理学发展史中,宇宙射线的研究占有重要的地位,许多新的粒子都是首先在宇宙射线中发现的。近年来宇宙射线研究取得了很大成就,人们越来越认识到宇宙射线和粒子物理、天体物理密不可分,宇宙射线研究已经成为探索宇宙起源、发展历史、天体演化、空间环境等科学之谜的极为重要的途径。随着科技的发展,宇宙射线研究的手段越来越先进,范围越来越广,期待人类能尽早揭开宇宙射线的神秘面纱

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