برهمکنشهای قوی با پرتوهای کیهانی
برای آنکه یک
نوکلئون بتواند بخشی از یک هسته شود می‌بایست کسری از انرژی سکونش را از دست دهد. همچنین نوکلئون برای گریز از هسته باید
انرژی پیوندی را از یک ذره پر انرژی اخذ نماید. ذرات پر انرژی که ممکن است در هسته‌ها نفوذ کنند، در
پرتوهای کیهانی و در شتاب دهنده‌های زمینی فراوان یافت می‌شوند. ذره پرانرژی فرودی اغلب
پروتون ،
ذره آلفا یا
هسته‌های سبک می‌باشند و هسته هدف ، ممکن است هسته یک اتم بین ستاره‌ای ، هسته‌ای در جو سیاره‌ای ، روی یک
شهاب سنگ یا روی سطح ماه باشد، یا هسته ماده‌ای که به توسط
شتاب دهنده ذرات ، شتاب گرفته است.
برهمکنشهای قوی در جو زمین
- این برهمکنشها به دو صورت عمل می‌کنند، به صورت چسبی در هسته‌های پایدار (اغلب هسته‌های نیتروژن و اکسیژن) و بصورت واکنشهای پرانرژی پرتوهای کیهانی با هسته‌ای پایدار. محصولات واکنشهای اخیر (نوکلئونها ، هیپرونها ، پایونها و کائونها) ، موجب وقوع واکنشهای خرد سازی بیشتری در لایه‌های پایین‌تر جو می‌شوند.
- واکنشهای خرد سازی در لایه‌های پایین جو ، آبشار هسته‌ای یا نوکلئونی نام دارد. با انتشار به لایه‌های پایین‌تر ، نوکلئونها ، مزونها و پاره‌های هسته‌ای توسط برهمکنشهای قوی تکثیر می‌شوند. در حالی که الکترونها ، فوتونها ، موئونها و نوترینوها در برهمکنشهای الکترومغناطیسی و ضعیف شرکت می‌کنند. در جو زمین ، بسیاری از پایونها به موئونها تجزیه می‌شوند. کسری از موئونها در حالی که هنوز در جو هستند، متلاشی می‌شوند ولی بسیاری از آنها ، با سطح زمین واکنش کرده و تا اعماق چند صد متری آن نفوذ می‌کنند.
- تمام رگبارهای جوی با تعداد زیاد برهمکنشهای قوی ، الکترومغناطیسی و ضعیف ، آنچنان سریع از میان جو می‌گذرند که روی هم رفته ، کمتر از 0.001 ثانیه طول می‌کشد. اکثر ذرات تولید شده ، در جهت ذرات اولیه سیر می‌کنند و هنگامی که مجموعه آنها به سطح زمین می‌رسد، در دیسکی به ضخامت حدودا یک متر و قطر چند متر (هسته رگبار) متمرکز می‌شوند. از روی اندازه گیری یک رگبار در سطح زمین ، انرژی ذره مولد اولیه را می‌توان تعیین کرد. بالاترین انرژی اندازه گیری شده با این روش 1020ev در یک ذره می‌باشد.
|
برهمکنشهای قوی در منظومه شمسی
تمام اجسام موجود در منظومه شمسی ، در معرض
بمباران ذرات اولیه کیهانی هستند. برهمکنش این ذرات با سطح شهاب سنگها ،
ماه ،
اقمار ،
سیارکها و غبار بین سیاره‌ای موجب القای واکنشهای خود سازی در هسته‌های اتمی این اجسام جامد کیهانی می‌شود. بنابراین ، یک رشته از هسته‌های جدید که
هسته‌های کیهانزاد نام دارند به عنوان ردپای واکنشهای پر انرژی هسته‌ای در اجسام جامد باقی می‌مانند. برخی از هسته‌های کیهانزاد پایدار و بقیه پرتوزا هستند.
مقدار هسته‌های کیهانزاد به مدت زمانی که در برابر تابش کیهانی قرار گرفته‌اند، بستگی دارد. این زمان تحت عنوان «سن پرتو گیری» معروف است که یک پارامتر مهم در مطالعه و تکامل منظومه شمسی و بخصوص شهاب سنگهاست. شهاب سنگ قبل از اینکه بر روی زمین سقوط نماید در
فضای بین ستاره‌ای در معرض
بمباران پرتوی کیهانی قرار می‌گیرد. سن پرتوگیری شهاب سنگها ، بسیار کوتاهتر از سن ویژه آنها که «سن انجماد» نام دارد، می‌باشد. بنابراین مطالعه و
بررسی شهاب سنگها نیز به بررسی برهمکنشهای قوی هسته‌ای منجر می‌شود.
برهمکنشهای قوی در جو سیارات
در جو ستارگان ، پروتونها ، و سایر هسته‌ها توسط میدانهای مغناطیسی تا انرژیهای بالا شتاب می‌گیرند، مقدار این انرژیها برای انجام برهمکنشهای هسته‌ای با
جو ستارگان ، کافی است. مثلا ، در
جو خورشید ، هنگام وقوع
شراره‌های خورشیدی بزرگ ، الکترونها ، پروتونها ،
ذرات آلفا و یونهای سنگین می‌توانند تحت شتاب موقتی قرار گرفته و تا 10
10er ، انرژی بگیرند. افزایش ذرات پرانرژی ، که پس از برخی شراره‌های خورشیدی (شراره‌های پروتونی) بوجود می‌آیند، توسط دستگاههای زمینی ثبت شده است.
ذرات پرانرژی به شدت هسته‌های موجود در جو خورشید ، برهمکنش می‌کنند و این موضوع اولین بار در خلال شراره‌های خورشیدی ، هنگامی که خطوط طیفی
اشعه گاما ثبت شده آشکار گردید. شارهای زودگذر پرانرژی در جو ستارگان دیگر خصوصا در
جو ستارگان مغناطیسی نیز بوجود می‌آیند. شدت میدان و تغییرات این شارها ، بسیار بیشتر از تغییرات خورشیدی می‌باشد. آشکار سازی فرآورده‌های واکنشهای اخیر در
طیف ستارگان ، ساده‌تر است و مقدارشان را می‌توان بدست آورد.
البته ناهنجاری
عناصر شیمیایی در ساختمان ستارگان وجود دارد، وجود این ناهنجاری‌ها را ناشی از
واکنشهای هسته‌ای پرانرژی در جو ستارگان می‌دانند که در آنجا شارهای فراوانی از ذرات پرانرژی ، توسط میدانهای مغناطیسی متغیر به وجود می‌آیند. بنابراین ، اکثر پدیده‌های سیاره‌ای و ستاره‌ای با
برهمکنشهای قوی هسته‌ای قابل بررسی هستند.
مباحث مرتبط با عنوان
