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    宇宙射线大致可以分成两类:原生和衍生宇宙线

    2017/5/31 11:01:25

    宇宙射线大致可以分成两类:原生和衍生宇宙线。来自太阳系外的天文物理产生的宇宙线是原生宇宙线;这些原宇宙线会和星际物质作用产生衍生(二次)宇宙线。太阳在产生闪焰时,也会产生一些低能量的宇宙线。在地球大气层外的原宇宙线,确实的成份,取决于观测能量谱的哪些部份。不过,一般情况下,进入的宇宙线几乎90%是质子,9%是氦核(α粒子),和大约1%是电子。氢和氦核的比例(质量比氦核是28%)大约与这些元素在宇宙中的元素丰度(氦的质量占24%)相同。

    其余丰富的部份是来自于恒星核合成最终产物的其它重原子核。衍生宇宙线包含其它的原子核,它们不是丰富的核合成或大爆炸的最终产物,原生的锂、铍、和硼。这些较轻的原子核出现在宇宙线中的比例远大于在太阳大气层中的比例(1:100个粒子),它们的丰度大约是氦的10−7这种丰度的差异是衍生宇宙线造成的结果。当宇宙线中重的原子核成份,即碳和氧的原子核,与星际物质碰撞时,它们分裂成较轻的锂、铍、硼原子核(此过程被称为宇宙射线散裂)。被发现的锂、铍和硼的能谱比来自碳或氧的更为尖细,这个值暗示有少数的宇宙射线散裂是由更高能量的原子核产生的,推测大概是因为它们是从银河的磁场逃逸出来的。散裂也对宇宙线中的钪、钛、钒和锰离子等的丰度负责,它们是宇宙线中的铁和镍原子核与星际物质撞击产生的。

    即使卫星实验在原宇宙线中发现一些反质子和正电子存在的证据,但没有复杂的反物质原子核(例如反氦核)存在的证据。在原宇宙线中观测到的反物质丰度是符合它们也能由原宇宙线在深太空和普通物质撞击,在衍生宇宙线的程序中产生的理论。例如,一种在实验室中产生反质子的标准方法是以能量大于6GeV的质子去撞击其他的质子,而在原宇宙线中很轻易的就有许多质子的能量超过这个数值。无论是否在银河系中,当简单的反物质能够由这种程序产生时(不是在大气层的高层),它们仍可能传播遥远的距离抵达地球,而不会在星际空间中与其他的氢原子碰撞而湮灭。抵达地球的反质子特征是能量最多只有2GeV,显示它们产生的过程在基本上与宇宙线中的质子是截然不同的。

    在过去,人们认为宙线的通量随着时间的推移一直是相当稳定。最近的研究显示,以1.5至2千年的时间尺度,有证据显示在过去的40,000年,宇宙线的通量是有变化的。

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