Embed Size (px)
DESCRIPTION
Kosminiai spinduliai. Kosminiai spinduliai - tai beveik š viesos grei č iu judan č i ų proton ų , atom ų branduoli ų , elektron ų ir kitoki ų elektring ų j ų daleli ų labai mažo tankio dujos , u ž pildan č ios galaktik ų t ū rius. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Kosminiai spinduliai
Kosminiai spinduliai - tai beveik šviesos greičiu judančių protonų atomų branduolių elektronų ir kitokių elektringųjų dalelių labai mažo tankio dujos užpildančios galaktikų tūrius
Kosminių spindulių koncentracija ndash 1 dalelė 104 m3 kosminės erdvės
Kosminių spindulių vienos dalelės vidutinė energija apie 3 GeV
Tai reliatyvistinės dalelės
Kaip atsiranda kosminiai spinduliai Kosminiai spinduliai gimsta galaktikose
Dalis kosminių spindulių iš galaktikų ištrūksta į tarpgalaktinę erdvę
Kiekvienoje stacionarioje galaktikoje kosminių spindulių energijos tankis turi būti lygus galaktikos magnetinio lauko energijos tankiui
Visų vienu metu mūsų Galaktikoje esančių kosminių spindulių energijos tankis 1049 J
Kas 1 s Galaktika netenka ir pagamina tik 5bull1033J energijos kosminių spindulių
Visos paprastos žvaigždės pagamina tik 10-4 kosminių spindulių energijos
Daugiausia kosminių spindulių gimsta supernovų sprogimų metu
Kosminius spindulius skleidžia
neutroninės žvaigždės
akreciniai diskai apie juodasias skyles
galaktikos centro aplinka (ypač galaktikų su aktyviais branduoliais)
novos
dvinarės žvaigždės
Reliatyvistinėje dalėje laiko tėkmė sulėtėja Kol nejudanti dalelė pergyvena laiko intervalą to greičiu v judanti dalelė pergyvena trumpesnį laiko intervalą t
2
0 )(1 cvtt
Judančios dalelės masė m pasidaro didesnė už jos rimties masę mo
2
0
)(1 cv
mm
Reliatyvistinės dalelės pilnoji energija
2
2
2
02
0)(1
mccv
cmEcmE k
Kosminių spindulių savybės
Kosminių spindulių intensyvumas I - tai skaičius tokių reliatyvistinių dalelių kurių judėjimo kryptys išsitenka vienetiniu erdviniu kampu prasiskleidžiančiame kūgyje ir kurios per vienetinį laiką kerta vienetinio ploto paviršių statmeną judėjimo krypčių vidurkiui
w
ltVgt
Intesyvumo energinis tankis I(Ek) ndash dalelių skaičius kurių kinetinės energijos
nuo Ek iki Ek+1 GeV (1 eV=1602010 19J)
Integralinis intensyvumas I(gtEk) ndash dalelių kurių energija didesnė už Ek skaičius
kE
kk dEEIEI )()(
Jei vienetinis erdvinis kampas yra 1 steradiano didumo ir kosminių spindulių dalelės juda izotropiškai kosminių spindulių koncentracija (vienetiniame tūryje visomis kryptimis lekiančių ir kiekvienu momentu užklumpamų dalelių skaičius) bus
4
v
IN
kur v asymp c - daleleacutes greitis
Kosminiai spinduliai ndash Ekgt10 GeV
Minkštieji kosminiai spindulai ndash Eklt10 GeV Saulės sistemą pasiekia ne visos
Subkosminiai spinduliai - Eklt100 MeV
Kosminių spindulių energijos spektro dėsnis
KEEI )(Kuo energija didesnė tuo dalelių mažiau
Iš tarpžvaigždinės erdvės į Saulės sistemą įlekiančių kosminių spindulių dalelių apytiksliai 91 sudaro protonai 7 - α dalelės (helio branduoliai) 1 - elektronai truputį mažiau nei 1 - už helį sunkesni branduoliai 01 - pozitronai 002-005 - antiprotonai Saulės kosminių spindulių cheminė sudėtis yra tokia pati kaip ir pačios Saulės
Judėdamos magnetiniame lauke dalelės sukuria Lorenco jėgą kuri priverčia dalelę judėti spirale aplink magnetinio lauko liniją
Elektringosios dalelės kelias magnetiniame lauke Spiralės spindulys tuo didesnis kuo didesnė dalelės energija ir kuo silpnesnis laukas Spiraleacutes viduje magnetinis srautas išlieka pastovus Didelių energijų dalelių Larmoro spinduliai didesni už Žemės spindulį
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferojereliatyvistinis protonas
pionas skyla
pionas skyla
pionas susiduria su atomu
antrinis neutronas
γ stabdomasis spinduliavimas
Miuonai turi suskilti bet dėl reliatyvistinių efektų kai kurie jų prasiskverbia į 1 km gylį Miuonai sudaro Žemės paviršių pasiekiančių antrinių kosminių spindulių daugumą
Antrinių kosminių spindulių maksimumas pasiekiamas 20 km aukštyje
Tarasonis Fizika 12 kl
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferoje
0
ir
ee eire
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Kosminių spindulių pasiskirstymą ir judėjimą tarpžvaigždinėje erdvėje valdo magnetinia laukai
Taisyklingas magnetinis laukas
Magnetinio lauko stipris H Galaktikos diske (1-2)10-4 Am (1-3 mikroerstedai)
Magnetinio lauko vijos lygiagrečios Galaktikos plokštumai tankesnės spiralinėse vijose
Silpnesnis magnetinis laukas užpildo visą galaktikos sferoidą
Netaisyklingas magnetinis laukas
Susijęs su su tarpžvaigždinės medžiagos debesimis ir jų grupėmis
Magnetinio lauko netaisyklingumai priverčia kosminius spindulius blaškytis visomis kryptimis
Magnetinės linijos yra uždaros ir neleidžia kosminiams spinduliams ištrūkti iš Galaktikos tūrio
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Tarpžvaigždinė medžiaga žymiai retesnė negu Žemės atmosfera todėl Galaktikos erdvėse nesusidaro tokios galingos antrinių kosminių spindulių liūtys o pirminiai kosminiai spinduliai mažai tenukenčia
Kosminiams spinduliams susiduriant su tarpžvaigždine medžiaga dalis sunkiųjų ir vidutinių atomų branduolių suskyla į lengvesnius Susidaro Li Be B branduoliai 2D 3He
Kokio storio diską turi perkirsti kosminiai spinduliai kad susidarytų stebimas Li Be B branduolių skaičiusTai aukštis stulpelio kurio pagrindas 1cm2 ir kuriame telpa 5 g tarpžvaigždinės medžiagos Tarpžvaigždinė medžiaga tiek reta kad kad skersai visą galaktikos diską būtų tik 0001 g medžiagos Vadinasi kosminai spinduliai Galaktikos diską yra perkirtę 5000 kartų Tam reikėjo sugaišti 3106 metų
Sinchrotroninis spinduliavimas
Išorinis magnetinis laukas
Elektringos dalelės trajektorija Dalelės pagreičio
vektorius
Dalelės momentinio greičio vektorius
Sinchrotroninės kilmės elektromagnetinės bangos
HS ndash elektromagnetinių bangų magnetinio lauko vektorius
ES ndash elektromagnetinių bangų elektrinio lauko vektorius
Elektringa dalelė skrieja magnetiniame lauke kuris ją stabdo
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Kaip atsiranda kosminiai spinduliai Kosminiai spinduliai gimsta galaktikose
Dalis kosminių spindulių iš galaktikų ištrūksta į tarpgalaktinę erdvę
Kiekvienoje stacionarioje galaktikoje kosminių spindulių energijos tankis turi būti lygus galaktikos magnetinio lauko energijos tankiui
Visų vienu metu mūsų Galaktikoje esančių kosminių spindulių energijos tankis 1049 J
Kas 1 s Galaktika netenka ir pagamina tik 5bull1033J energijos kosminių spindulių
Visos paprastos žvaigždės pagamina tik 10-4 kosminių spindulių energijos
Daugiausia kosminių spindulių gimsta supernovų sprogimų metu
Kosminius spindulius skleidžia
neutroninės žvaigždės
akreciniai diskai apie juodasias skyles
galaktikos centro aplinka (ypač galaktikų su aktyviais branduoliais)
novos
dvinarės žvaigždės
Reliatyvistinėje dalėje laiko tėkmė sulėtėja Kol nejudanti dalelė pergyvena laiko intervalą to greičiu v judanti dalelė pergyvena trumpesnį laiko intervalą t
2
0 )(1 cvtt
Judančios dalelės masė m pasidaro didesnė už jos rimties masę mo
2
0
)(1 cv
mm
Reliatyvistinės dalelės pilnoji energija
2
2
2
02
0)(1
mccv
cmEcmE k
Kosminių spindulių savybės
Kosminių spindulių intensyvumas I - tai skaičius tokių reliatyvistinių dalelių kurių judėjimo kryptys išsitenka vienetiniu erdviniu kampu prasiskleidžiančiame kūgyje ir kurios per vienetinį laiką kerta vienetinio ploto paviršių statmeną judėjimo krypčių vidurkiui
w
ltVgt
Intesyvumo energinis tankis I(Ek) ndash dalelių skaičius kurių kinetinės energijos
nuo Ek iki Ek+1 GeV (1 eV=1602010 19J)
Integralinis intensyvumas I(gtEk) ndash dalelių kurių energija didesnė už Ek skaičius
kE
kk dEEIEI )()(
Jei vienetinis erdvinis kampas yra 1 steradiano didumo ir kosminių spindulių dalelės juda izotropiškai kosminių spindulių koncentracija (vienetiniame tūryje visomis kryptimis lekiančių ir kiekvienu momentu užklumpamų dalelių skaičius) bus
4
v
IN
kur v asymp c - daleleacutes greitis
Kosminiai spinduliai ndash Ekgt10 GeV
Minkštieji kosminiai spindulai ndash Eklt10 GeV Saulės sistemą pasiekia ne visos
Subkosminiai spinduliai - Eklt100 MeV
Kosminių spindulių energijos spektro dėsnis
KEEI )(Kuo energija didesnė tuo dalelių mažiau
Iš tarpžvaigždinės erdvės į Saulės sistemą įlekiančių kosminių spindulių dalelių apytiksliai 91 sudaro protonai 7 - α dalelės (helio branduoliai) 1 - elektronai truputį mažiau nei 1 - už helį sunkesni branduoliai 01 - pozitronai 002-005 - antiprotonai Saulės kosminių spindulių cheminė sudėtis yra tokia pati kaip ir pačios Saulės
Judėdamos magnetiniame lauke dalelės sukuria Lorenco jėgą kuri priverčia dalelę judėti spirale aplink magnetinio lauko liniją
Elektringosios dalelės kelias magnetiniame lauke Spiralės spindulys tuo didesnis kuo didesnė dalelės energija ir kuo silpnesnis laukas Spiraleacutes viduje magnetinis srautas išlieka pastovus Didelių energijų dalelių Larmoro spinduliai didesni už Žemės spindulį
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferojereliatyvistinis protonas
pionas skyla
pionas skyla
pionas susiduria su atomu
antrinis neutronas
γ stabdomasis spinduliavimas
Miuonai turi suskilti bet dėl reliatyvistinių efektų kai kurie jų prasiskverbia į 1 km gylį Miuonai sudaro Žemės paviršių pasiekiančių antrinių kosminių spindulių daugumą
Antrinių kosminių spindulių maksimumas pasiekiamas 20 km aukštyje
Tarasonis Fizika 12 kl
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferoje
0
ir
ee eire
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Kosminių spindulių pasiskirstymą ir judėjimą tarpžvaigždinėje erdvėje valdo magnetinia laukai
Taisyklingas magnetinis laukas
Magnetinio lauko stipris H Galaktikos diske (1-2)10-4 Am (1-3 mikroerstedai)
Magnetinio lauko vijos lygiagrečios Galaktikos plokštumai tankesnės spiralinėse vijose
Silpnesnis magnetinis laukas užpildo visą galaktikos sferoidą
Netaisyklingas magnetinis laukas
Susijęs su su tarpžvaigždinės medžiagos debesimis ir jų grupėmis
Magnetinio lauko netaisyklingumai priverčia kosminius spindulius blaškytis visomis kryptimis
Magnetinės linijos yra uždaros ir neleidžia kosminiams spinduliams ištrūkti iš Galaktikos tūrio
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Tarpžvaigždinė medžiaga žymiai retesnė negu Žemės atmosfera todėl Galaktikos erdvėse nesusidaro tokios galingos antrinių kosminių spindulių liūtys o pirminiai kosminiai spinduliai mažai tenukenčia
Kosminiams spinduliams susiduriant su tarpžvaigždine medžiaga dalis sunkiųjų ir vidutinių atomų branduolių suskyla į lengvesnius Susidaro Li Be B branduoliai 2D 3He
Kokio storio diską turi perkirsti kosminiai spinduliai kad susidarytų stebimas Li Be B branduolių skaičiusTai aukštis stulpelio kurio pagrindas 1cm2 ir kuriame telpa 5 g tarpžvaigždinės medžiagos Tarpžvaigždinė medžiaga tiek reta kad kad skersai visą galaktikos diską būtų tik 0001 g medžiagos Vadinasi kosminai spinduliai Galaktikos diską yra perkirtę 5000 kartų Tam reikėjo sugaišti 3106 metų
Sinchrotroninis spinduliavimas
Išorinis magnetinis laukas
Elektringos dalelės trajektorija Dalelės pagreičio
vektorius
Dalelės momentinio greičio vektorius
Sinchrotroninės kilmės elektromagnetinės bangos
HS ndash elektromagnetinių bangų magnetinio lauko vektorius
ES ndash elektromagnetinių bangų elektrinio lauko vektorius
Elektringa dalelė skrieja magnetiniame lauke kuris ją stabdo
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Reliatyvistinėje dalėje laiko tėkmė sulėtėja Kol nejudanti dalelė pergyvena laiko intervalą to greičiu v judanti dalelė pergyvena trumpesnį laiko intervalą t
2
0 )(1 cvtt
Judančios dalelės masė m pasidaro didesnė už jos rimties masę mo
2
0
)(1 cv
mm
Reliatyvistinės dalelės pilnoji energija
2
2
2
02
0)(1
mccv
cmEcmE k
Kosminių spindulių savybės
Kosminių spindulių intensyvumas I - tai skaičius tokių reliatyvistinių dalelių kurių judėjimo kryptys išsitenka vienetiniu erdviniu kampu prasiskleidžiančiame kūgyje ir kurios per vienetinį laiką kerta vienetinio ploto paviršių statmeną judėjimo krypčių vidurkiui
w
ltVgt
Intesyvumo energinis tankis I(Ek) ndash dalelių skaičius kurių kinetinės energijos
nuo Ek iki Ek+1 GeV (1 eV=1602010 19J)
Integralinis intensyvumas I(gtEk) ndash dalelių kurių energija didesnė už Ek skaičius
kE
kk dEEIEI )()(
Jei vienetinis erdvinis kampas yra 1 steradiano didumo ir kosminių spindulių dalelės juda izotropiškai kosminių spindulių koncentracija (vienetiniame tūryje visomis kryptimis lekiančių ir kiekvienu momentu užklumpamų dalelių skaičius) bus
4
v
IN
kur v asymp c - daleleacutes greitis
Kosminiai spinduliai ndash Ekgt10 GeV
Minkštieji kosminiai spindulai ndash Eklt10 GeV Saulės sistemą pasiekia ne visos
Subkosminiai spinduliai - Eklt100 MeV
Kosminių spindulių energijos spektro dėsnis
KEEI )(Kuo energija didesnė tuo dalelių mažiau
Iš tarpžvaigždinės erdvės į Saulės sistemą įlekiančių kosminių spindulių dalelių apytiksliai 91 sudaro protonai 7 - α dalelės (helio branduoliai) 1 - elektronai truputį mažiau nei 1 - už helį sunkesni branduoliai 01 - pozitronai 002-005 - antiprotonai Saulės kosminių spindulių cheminė sudėtis yra tokia pati kaip ir pačios Saulės
Judėdamos magnetiniame lauke dalelės sukuria Lorenco jėgą kuri priverčia dalelę judėti spirale aplink magnetinio lauko liniją
Elektringosios dalelės kelias magnetiniame lauke Spiralės spindulys tuo didesnis kuo didesnė dalelės energija ir kuo silpnesnis laukas Spiraleacutes viduje magnetinis srautas išlieka pastovus Didelių energijų dalelių Larmoro spinduliai didesni už Žemės spindulį
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferojereliatyvistinis protonas
pionas skyla
pionas skyla
pionas susiduria su atomu
antrinis neutronas
γ stabdomasis spinduliavimas
Miuonai turi suskilti bet dėl reliatyvistinių efektų kai kurie jų prasiskverbia į 1 km gylį Miuonai sudaro Žemės paviršių pasiekiančių antrinių kosminių spindulių daugumą
Antrinių kosminių spindulių maksimumas pasiekiamas 20 km aukštyje
Tarasonis Fizika 12 kl
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferoje
0
ir
ee eire
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Kosminių spindulių pasiskirstymą ir judėjimą tarpžvaigždinėje erdvėje valdo magnetinia laukai
Taisyklingas magnetinis laukas
Magnetinio lauko stipris H Galaktikos diske (1-2)10-4 Am (1-3 mikroerstedai)
Magnetinio lauko vijos lygiagrečios Galaktikos plokštumai tankesnės spiralinėse vijose
Silpnesnis magnetinis laukas užpildo visą galaktikos sferoidą
Netaisyklingas magnetinis laukas
Susijęs su su tarpžvaigždinės medžiagos debesimis ir jų grupėmis
Magnetinio lauko netaisyklingumai priverčia kosminius spindulius blaškytis visomis kryptimis
Magnetinės linijos yra uždaros ir neleidžia kosminiams spinduliams ištrūkti iš Galaktikos tūrio
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Tarpžvaigždinė medžiaga žymiai retesnė negu Žemės atmosfera todėl Galaktikos erdvėse nesusidaro tokios galingos antrinių kosminių spindulių liūtys o pirminiai kosminiai spinduliai mažai tenukenčia
Kosminiams spinduliams susiduriant su tarpžvaigždine medžiaga dalis sunkiųjų ir vidutinių atomų branduolių suskyla į lengvesnius Susidaro Li Be B branduoliai 2D 3He
Kokio storio diską turi perkirsti kosminiai spinduliai kad susidarytų stebimas Li Be B branduolių skaičiusTai aukštis stulpelio kurio pagrindas 1cm2 ir kuriame telpa 5 g tarpžvaigždinės medžiagos Tarpžvaigždinė medžiaga tiek reta kad kad skersai visą galaktikos diską būtų tik 0001 g medžiagos Vadinasi kosminai spinduliai Galaktikos diską yra perkirtę 5000 kartų Tam reikėjo sugaišti 3106 metų
Sinchrotroninis spinduliavimas
Išorinis magnetinis laukas
Elektringos dalelės trajektorija Dalelės pagreičio
vektorius
Dalelės momentinio greičio vektorius
Sinchrotroninės kilmės elektromagnetinės bangos
HS ndash elektromagnetinių bangų magnetinio lauko vektorius
ES ndash elektromagnetinių bangų elektrinio lauko vektorius
Elektringa dalelė skrieja magnetiniame lauke kuris ją stabdo
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Kosminių spindulių intensyvumas I - tai skaičius tokių reliatyvistinių dalelių kurių judėjimo kryptys išsitenka vienetiniu erdviniu kampu prasiskleidžiančiame kūgyje ir kurios per vienetinį laiką kerta vienetinio ploto paviršių statmeną judėjimo krypčių vidurkiui
w
ltVgt
Intesyvumo energinis tankis I(Ek) ndash dalelių skaičius kurių kinetinės energijos
nuo Ek iki Ek+1 GeV (1 eV=1602010 19J)
Integralinis intensyvumas I(gtEk) ndash dalelių kurių energija didesnė už Ek skaičius
kE
kk dEEIEI )()(
Jei vienetinis erdvinis kampas yra 1 steradiano didumo ir kosminių spindulių dalelės juda izotropiškai kosminių spindulių koncentracija (vienetiniame tūryje visomis kryptimis lekiančių ir kiekvienu momentu užklumpamų dalelių skaičius) bus
4
v
IN
kur v asymp c - daleleacutes greitis
Kosminiai spinduliai ndash Ekgt10 GeV
Minkštieji kosminiai spindulai ndash Eklt10 GeV Saulės sistemą pasiekia ne visos
Subkosminiai spinduliai - Eklt100 MeV
Kosminių spindulių energijos spektro dėsnis
KEEI )(Kuo energija didesnė tuo dalelių mažiau
Iš tarpžvaigždinės erdvės į Saulės sistemą įlekiančių kosminių spindulių dalelių apytiksliai 91 sudaro protonai 7 - α dalelės (helio branduoliai) 1 - elektronai truputį mažiau nei 1 - už helį sunkesni branduoliai 01 - pozitronai 002-005 - antiprotonai Saulės kosminių spindulių cheminė sudėtis yra tokia pati kaip ir pačios Saulės
Judėdamos magnetiniame lauke dalelės sukuria Lorenco jėgą kuri priverčia dalelę judėti spirale aplink magnetinio lauko liniją
Elektringosios dalelės kelias magnetiniame lauke Spiralės spindulys tuo didesnis kuo didesnė dalelės energija ir kuo silpnesnis laukas Spiraleacutes viduje magnetinis srautas išlieka pastovus Didelių energijų dalelių Larmoro spinduliai didesni už Žemės spindulį
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferojereliatyvistinis protonas
pionas skyla
pionas skyla
pionas susiduria su atomu
antrinis neutronas
γ stabdomasis spinduliavimas
Miuonai turi suskilti bet dėl reliatyvistinių efektų kai kurie jų prasiskverbia į 1 km gylį Miuonai sudaro Žemės paviršių pasiekiančių antrinių kosminių spindulių daugumą
Antrinių kosminių spindulių maksimumas pasiekiamas 20 km aukštyje
Tarasonis Fizika 12 kl
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferoje
0
ir
ee eire
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Kosminių spindulių pasiskirstymą ir judėjimą tarpžvaigždinėje erdvėje valdo magnetinia laukai
Taisyklingas magnetinis laukas
Magnetinio lauko stipris H Galaktikos diske (1-2)10-4 Am (1-3 mikroerstedai)
Magnetinio lauko vijos lygiagrečios Galaktikos plokštumai tankesnės spiralinėse vijose
Silpnesnis magnetinis laukas užpildo visą galaktikos sferoidą
Netaisyklingas magnetinis laukas
Susijęs su su tarpžvaigždinės medžiagos debesimis ir jų grupėmis
Magnetinio lauko netaisyklingumai priverčia kosminius spindulius blaškytis visomis kryptimis
Magnetinės linijos yra uždaros ir neleidžia kosminiams spinduliams ištrūkti iš Galaktikos tūrio
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Tarpžvaigždinė medžiaga žymiai retesnė negu Žemės atmosfera todėl Galaktikos erdvėse nesusidaro tokios galingos antrinių kosminių spindulių liūtys o pirminiai kosminiai spinduliai mažai tenukenčia
Kosminiams spinduliams susiduriant su tarpžvaigždine medžiaga dalis sunkiųjų ir vidutinių atomų branduolių suskyla į lengvesnius Susidaro Li Be B branduoliai 2D 3He
Kokio storio diską turi perkirsti kosminiai spinduliai kad susidarytų stebimas Li Be B branduolių skaičiusTai aukštis stulpelio kurio pagrindas 1cm2 ir kuriame telpa 5 g tarpžvaigždinės medžiagos Tarpžvaigždinė medžiaga tiek reta kad kad skersai visą galaktikos diską būtų tik 0001 g medžiagos Vadinasi kosminai spinduliai Galaktikos diską yra perkirtę 5000 kartų Tam reikėjo sugaišti 3106 metų
Sinchrotroninis spinduliavimas
Išorinis magnetinis laukas
Elektringos dalelės trajektorija Dalelės pagreičio
vektorius
Dalelės momentinio greičio vektorius
Sinchrotroninės kilmės elektromagnetinės bangos
HS ndash elektromagnetinių bangų magnetinio lauko vektorius
ES ndash elektromagnetinių bangų elektrinio lauko vektorius
Elektringa dalelė skrieja magnetiniame lauke kuris ją stabdo
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Jei vienetinis erdvinis kampas yra 1 steradiano didumo ir kosminių spindulių dalelės juda izotropiškai kosminių spindulių koncentracija (vienetiniame tūryje visomis kryptimis lekiančių ir kiekvienu momentu užklumpamų dalelių skaičius) bus
4
v
IN
kur v asymp c - daleleacutes greitis
Kosminiai spinduliai ndash Ekgt10 GeV
Minkštieji kosminiai spindulai ndash Eklt10 GeV Saulės sistemą pasiekia ne visos
Subkosminiai spinduliai - Eklt100 MeV
Kosminių spindulių energijos spektro dėsnis
KEEI )(Kuo energija didesnė tuo dalelių mažiau
Iš tarpžvaigždinės erdvės į Saulės sistemą įlekiančių kosminių spindulių dalelių apytiksliai 91 sudaro protonai 7 - α dalelės (helio branduoliai) 1 - elektronai truputį mažiau nei 1 - už helį sunkesni branduoliai 01 - pozitronai 002-005 - antiprotonai Saulės kosminių spindulių cheminė sudėtis yra tokia pati kaip ir pačios Saulės
Judėdamos magnetiniame lauke dalelės sukuria Lorenco jėgą kuri priverčia dalelę judėti spirale aplink magnetinio lauko liniją
Elektringosios dalelės kelias magnetiniame lauke Spiralės spindulys tuo didesnis kuo didesnė dalelės energija ir kuo silpnesnis laukas Spiraleacutes viduje magnetinis srautas išlieka pastovus Didelių energijų dalelių Larmoro spinduliai didesni už Žemės spindulį
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferojereliatyvistinis protonas
pionas skyla
pionas skyla
pionas susiduria su atomu
antrinis neutronas
γ stabdomasis spinduliavimas
Miuonai turi suskilti bet dėl reliatyvistinių efektų kai kurie jų prasiskverbia į 1 km gylį Miuonai sudaro Žemės paviršių pasiekiančių antrinių kosminių spindulių daugumą
Antrinių kosminių spindulių maksimumas pasiekiamas 20 km aukštyje
Tarasonis Fizika 12 kl
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferoje
0
ir
ee eire
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Kosminių spindulių pasiskirstymą ir judėjimą tarpžvaigždinėje erdvėje valdo magnetinia laukai
Taisyklingas magnetinis laukas
Magnetinio lauko stipris H Galaktikos diske (1-2)10-4 Am (1-3 mikroerstedai)
Magnetinio lauko vijos lygiagrečios Galaktikos plokštumai tankesnės spiralinėse vijose
Silpnesnis magnetinis laukas užpildo visą galaktikos sferoidą
Netaisyklingas magnetinis laukas
Susijęs su su tarpžvaigždinės medžiagos debesimis ir jų grupėmis
Magnetinio lauko netaisyklingumai priverčia kosminius spindulius blaškytis visomis kryptimis
Magnetinės linijos yra uždaros ir neleidžia kosminiams spinduliams ištrūkti iš Galaktikos tūrio
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Tarpžvaigždinė medžiaga žymiai retesnė negu Žemės atmosfera todėl Galaktikos erdvėse nesusidaro tokios galingos antrinių kosminių spindulių liūtys o pirminiai kosminiai spinduliai mažai tenukenčia
Kosminiams spinduliams susiduriant su tarpžvaigždine medžiaga dalis sunkiųjų ir vidutinių atomų branduolių suskyla į lengvesnius Susidaro Li Be B branduoliai 2D 3He
Kokio storio diską turi perkirsti kosminiai spinduliai kad susidarytų stebimas Li Be B branduolių skaičiusTai aukštis stulpelio kurio pagrindas 1cm2 ir kuriame telpa 5 g tarpžvaigždinės medžiagos Tarpžvaigždinė medžiaga tiek reta kad kad skersai visą galaktikos diską būtų tik 0001 g medžiagos Vadinasi kosminai spinduliai Galaktikos diską yra perkirtę 5000 kartų Tam reikėjo sugaišti 3106 metų
Sinchrotroninis spinduliavimas
Išorinis magnetinis laukas
Elektringos dalelės trajektorija Dalelės pagreičio
vektorius
Dalelės momentinio greičio vektorius
Sinchrotroninės kilmės elektromagnetinės bangos
HS ndash elektromagnetinių bangų magnetinio lauko vektorius
ES ndash elektromagnetinių bangų elektrinio lauko vektorius
Elektringa dalelė skrieja magnetiniame lauke kuris ją stabdo
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Iš tarpžvaigždinės erdvės į Saulės sistemą įlekiančių kosminių spindulių dalelių apytiksliai 91 sudaro protonai 7 - α dalelės (helio branduoliai) 1 - elektronai truputį mažiau nei 1 - už helį sunkesni branduoliai 01 - pozitronai 002-005 - antiprotonai Saulės kosminių spindulių cheminė sudėtis yra tokia pati kaip ir pačios Saulės
Judėdamos magnetiniame lauke dalelės sukuria Lorenco jėgą kuri priverčia dalelę judėti spirale aplink magnetinio lauko liniją
Elektringosios dalelės kelias magnetiniame lauke Spiralės spindulys tuo didesnis kuo didesnė dalelės energija ir kuo silpnesnis laukas Spiraleacutes viduje magnetinis srautas išlieka pastovus Didelių energijų dalelių Larmoro spinduliai didesni už Žemės spindulį
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferojereliatyvistinis protonas
pionas skyla
pionas skyla
pionas susiduria su atomu
antrinis neutronas
γ stabdomasis spinduliavimas
Miuonai turi suskilti bet dėl reliatyvistinių efektų kai kurie jų prasiskverbia į 1 km gylį Miuonai sudaro Žemės paviršių pasiekiančių antrinių kosminių spindulių daugumą
Antrinių kosminių spindulių maksimumas pasiekiamas 20 km aukštyje
Tarasonis Fizika 12 kl
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferoje
0
ir
ee eire
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Kosminių spindulių pasiskirstymą ir judėjimą tarpžvaigždinėje erdvėje valdo magnetinia laukai
Taisyklingas magnetinis laukas
Magnetinio lauko stipris H Galaktikos diske (1-2)10-4 Am (1-3 mikroerstedai)
Magnetinio lauko vijos lygiagrečios Galaktikos plokštumai tankesnės spiralinėse vijose
Silpnesnis magnetinis laukas užpildo visą galaktikos sferoidą
Netaisyklingas magnetinis laukas
Susijęs su su tarpžvaigždinės medžiagos debesimis ir jų grupėmis
Magnetinio lauko netaisyklingumai priverčia kosminius spindulius blaškytis visomis kryptimis
Magnetinės linijos yra uždaros ir neleidžia kosminiams spinduliams ištrūkti iš Galaktikos tūrio
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Tarpžvaigždinė medžiaga žymiai retesnė negu Žemės atmosfera todėl Galaktikos erdvėse nesusidaro tokios galingos antrinių kosminių spindulių liūtys o pirminiai kosminiai spinduliai mažai tenukenčia
Kosminiams spinduliams susiduriant su tarpžvaigždine medžiaga dalis sunkiųjų ir vidutinių atomų branduolių suskyla į lengvesnius Susidaro Li Be B branduoliai 2D 3He
Kokio storio diską turi perkirsti kosminiai spinduliai kad susidarytų stebimas Li Be B branduolių skaičiusTai aukštis stulpelio kurio pagrindas 1cm2 ir kuriame telpa 5 g tarpžvaigždinės medžiagos Tarpžvaigždinė medžiaga tiek reta kad kad skersai visą galaktikos diską būtų tik 0001 g medžiagos Vadinasi kosminai spinduliai Galaktikos diską yra perkirtę 5000 kartų Tam reikėjo sugaišti 3106 metų
Sinchrotroninis spinduliavimas
Išorinis magnetinis laukas
Elektringos dalelės trajektorija Dalelės pagreičio
vektorius
Dalelės momentinio greičio vektorius
Sinchrotroninės kilmės elektromagnetinės bangos
HS ndash elektromagnetinių bangų magnetinio lauko vektorius
ES ndash elektromagnetinių bangų elektrinio lauko vektorius
Elektringa dalelė skrieja magnetiniame lauke kuris ją stabdo
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferojereliatyvistinis protonas
pionas skyla
pionas skyla
pionas susiduria su atomu
antrinis neutronas
γ stabdomasis spinduliavimas
Miuonai turi suskilti bet dėl reliatyvistinių efektų kai kurie jų prasiskverbia į 1 km gylį Miuonai sudaro Žemės paviršių pasiekiančių antrinių kosminių spindulių daugumą
Antrinių kosminių spindulių maksimumas pasiekiamas 20 km aukštyje
Tarasonis Fizika 12 kl
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferoje
0
ir
ee eire
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Kosminių spindulių pasiskirstymą ir judėjimą tarpžvaigždinėje erdvėje valdo magnetinia laukai
Taisyklingas magnetinis laukas
Magnetinio lauko stipris H Galaktikos diske (1-2)10-4 Am (1-3 mikroerstedai)
Magnetinio lauko vijos lygiagrečios Galaktikos plokštumai tankesnės spiralinėse vijose
Silpnesnis magnetinis laukas užpildo visą galaktikos sferoidą
Netaisyklingas magnetinis laukas
Susijęs su su tarpžvaigždinės medžiagos debesimis ir jų grupėmis
Magnetinio lauko netaisyklingumai priverčia kosminius spindulius blaškytis visomis kryptimis
Magnetinės linijos yra uždaros ir neleidžia kosminiams spinduliams ištrūkti iš Galaktikos tūrio
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Tarpžvaigždinė medžiaga žymiai retesnė negu Žemės atmosfera todėl Galaktikos erdvėse nesusidaro tokios galingos antrinių kosminių spindulių liūtys o pirminiai kosminiai spinduliai mažai tenukenčia
Kosminiams spinduliams susiduriant su tarpžvaigždine medžiaga dalis sunkiųjų ir vidutinių atomų branduolių suskyla į lengvesnius Susidaro Li Be B branduoliai 2D 3He
Kokio storio diską turi perkirsti kosminiai spinduliai kad susidarytų stebimas Li Be B branduolių skaičiusTai aukštis stulpelio kurio pagrindas 1cm2 ir kuriame telpa 5 g tarpžvaigždinės medžiagos Tarpžvaigždinė medžiaga tiek reta kad kad skersai visą galaktikos diską būtų tik 0001 g medžiagos Vadinasi kosminai spinduliai Galaktikos diską yra perkirtę 5000 kartų Tam reikėjo sugaišti 3106 metų
Sinchrotroninis spinduliavimas
Išorinis magnetinis laukas
Elektringos dalelės trajektorija Dalelės pagreičio
vektorius
Dalelės momentinio greičio vektorius
Sinchrotroninės kilmės elektromagnetinės bangos
HS ndash elektromagnetinių bangų magnetinio lauko vektorius
ES ndash elektromagnetinių bangų elektrinio lauko vektorius
Elektringa dalelė skrieja magnetiniame lauke kuris ją stabdo
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Tarasonis Fizika 12 kl
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferoje
0
ir
ee eire
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Kosminių spindulių pasiskirstymą ir judėjimą tarpžvaigždinėje erdvėje valdo magnetinia laukai
Taisyklingas magnetinis laukas
Magnetinio lauko stipris H Galaktikos diske (1-2)10-4 Am (1-3 mikroerstedai)
Magnetinio lauko vijos lygiagrečios Galaktikos plokštumai tankesnės spiralinėse vijose
Silpnesnis magnetinis laukas užpildo visą galaktikos sferoidą
Netaisyklingas magnetinis laukas
Susijęs su su tarpžvaigždinės medžiagos debesimis ir jų grupėmis
Magnetinio lauko netaisyklingumai priverčia kosminius spindulius blaškytis visomis kryptimis
Magnetinės linijos yra uždaros ir neleidžia kosminiams spinduliams ištrūkti iš Galaktikos tūrio
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Tarpžvaigždinė medžiaga žymiai retesnė negu Žemės atmosfera todėl Galaktikos erdvėse nesusidaro tokios galingos antrinių kosminių spindulių liūtys o pirminiai kosminiai spinduliai mažai tenukenčia
Kosminiams spinduliams susiduriant su tarpžvaigždine medžiaga dalis sunkiųjų ir vidutinių atomų branduolių suskyla į lengvesnius Susidaro Li Be B branduoliai 2D 3He
Kokio storio diską turi perkirsti kosminiai spinduliai kad susidarytų stebimas Li Be B branduolių skaičiusTai aukštis stulpelio kurio pagrindas 1cm2 ir kuriame telpa 5 g tarpžvaigždinės medžiagos Tarpžvaigždinė medžiaga tiek reta kad kad skersai visą galaktikos diską būtų tik 0001 g medžiagos Vadinasi kosminai spinduliai Galaktikos diską yra perkirtę 5000 kartų Tam reikėjo sugaišti 3106 metų
Sinchrotroninis spinduliavimas
Išorinis magnetinis laukas
Elektringos dalelės trajektorija Dalelės pagreičio
vektorius
Dalelės momentinio greičio vektorius
Sinchrotroninės kilmės elektromagnetinės bangos
HS ndash elektromagnetinių bangų magnetinio lauko vektorius
ES ndash elektromagnetinių bangų elektrinio lauko vektorius
Elektringa dalelė skrieja magnetiniame lauke kuris ją stabdo
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Kosminiai spinduliai Žemės atmosferoje
0
ir
ee eire
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Kosminių spindulių pasiskirstymą ir judėjimą tarpžvaigždinėje erdvėje valdo magnetinia laukai
Taisyklingas magnetinis laukas
Magnetinio lauko stipris H Galaktikos diske (1-2)10-4 Am (1-3 mikroerstedai)
Magnetinio lauko vijos lygiagrečios Galaktikos plokštumai tankesnės spiralinėse vijose
Silpnesnis magnetinis laukas užpildo visą galaktikos sferoidą
Netaisyklingas magnetinis laukas
Susijęs su su tarpžvaigždinės medžiagos debesimis ir jų grupėmis
Magnetinio lauko netaisyklingumai priverčia kosminius spindulius blaškytis visomis kryptimis
Magnetinės linijos yra uždaros ir neleidžia kosminiams spinduliams ištrūkti iš Galaktikos tūrio
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Tarpžvaigždinė medžiaga žymiai retesnė negu Žemės atmosfera todėl Galaktikos erdvėse nesusidaro tokios galingos antrinių kosminių spindulių liūtys o pirminiai kosminiai spinduliai mažai tenukenčia
Kosminiams spinduliams susiduriant su tarpžvaigždine medžiaga dalis sunkiųjų ir vidutinių atomų branduolių suskyla į lengvesnius Susidaro Li Be B branduoliai 2D 3He
Kokio storio diską turi perkirsti kosminiai spinduliai kad susidarytų stebimas Li Be B branduolių skaičiusTai aukštis stulpelio kurio pagrindas 1cm2 ir kuriame telpa 5 g tarpžvaigždinės medžiagos Tarpžvaigždinė medžiaga tiek reta kad kad skersai visą galaktikos diską būtų tik 0001 g medžiagos Vadinasi kosminai spinduliai Galaktikos diską yra perkirtę 5000 kartų Tam reikėjo sugaišti 3106 metų
Sinchrotroninis spinduliavimas
Išorinis magnetinis laukas
Elektringos dalelės trajektorija Dalelės pagreičio
vektorius
Dalelės momentinio greičio vektorius
Sinchrotroninės kilmės elektromagnetinės bangos
HS ndash elektromagnetinių bangų magnetinio lauko vektorius
ES ndash elektromagnetinių bangų elektrinio lauko vektorius
Elektringa dalelė skrieja magnetiniame lauke kuris ją stabdo
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Kosminių spindulių pasiskirstymą ir judėjimą tarpžvaigždinėje erdvėje valdo magnetinia laukai
Taisyklingas magnetinis laukas
Magnetinio lauko stipris H Galaktikos diske (1-2)10-4 Am (1-3 mikroerstedai)
Magnetinio lauko vijos lygiagrečios Galaktikos plokštumai tankesnės spiralinėse vijose
Silpnesnis magnetinis laukas užpildo visą galaktikos sferoidą
Netaisyklingas magnetinis laukas
Susijęs su su tarpžvaigždinės medžiagos debesimis ir jų grupėmis
Magnetinio lauko netaisyklingumai priverčia kosminius spindulius blaškytis visomis kryptimis
Magnetinės linijos yra uždaros ir neleidžia kosminiams spinduliams ištrūkti iš Galaktikos tūrio
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Tarpžvaigždinė medžiaga žymiai retesnė negu Žemės atmosfera todėl Galaktikos erdvėse nesusidaro tokios galingos antrinių kosminių spindulių liūtys o pirminiai kosminiai spinduliai mažai tenukenčia
Kosminiams spinduliams susiduriant su tarpžvaigždine medžiaga dalis sunkiųjų ir vidutinių atomų branduolių suskyla į lengvesnius Susidaro Li Be B branduoliai 2D 3He
Kokio storio diską turi perkirsti kosminiai spinduliai kad susidarytų stebimas Li Be B branduolių skaičiusTai aukštis stulpelio kurio pagrindas 1cm2 ir kuriame telpa 5 g tarpžvaigždinės medžiagos Tarpžvaigždinė medžiaga tiek reta kad kad skersai visą galaktikos diską būtų tik 0001 g medžiagos Vadinasi kosminai spinduliai Galaktikos diską yra perkirtę 5000 kartų Tam reikėjo sugaišti 3106 metų
Sinchrotroninis spinduliavimas
Išorinis magnetinis laukas
Elektringos dalelės trajektorija Dalelės pagreičio
vektorius
Dalelės momentinio greičio vektorius
Sinchrotroninės kilmės elektromagnetinės bangos
HS ndash elektromagnetinių bangų magnetinio lauko vektorius
ES ndash elektromagnetinių bangų elektrinio lauko vektorius
Elektringa dalelė skrieja magnetiniame lauke kuris ją stabdo
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Kosminiai spinduliai galaktikų erdvėse
Tarpžvaigždinė medžiaga žymiai retesnė negu Žemės atmosfera todėl Galaktikos erdvėse nesusidaro tokios galingos antrinių kosminių spindulių liūtys o pirminiai kosminiai spinduliai mažai tenukenčia
Kosminiams spinduliams susiduriant su tarpžvaigždine medžiaga dalis sunkiųjų ir vidutinių atomų branduolių suskyla į lengvesnius Susidaro Li Be B branduoliai 2D 3He
Kokio storio diską turi perkirsti kosminiai spinduliai kad susidarytų stebimas Li Be B branduolių skaičiusTai aukštis stulpelio kurio pagrindas 1cm2 ir kuriame telpa 5 g tarpžvaigždinės medžiagos Tarpžvaigždinė medžiaga tiek reta kad kad skersai visą galaktikos diską būtų tik 0001 g medžiagos Vadinasi kosminai spinduliai Galaktikos diską yra perkirtę 5000 kartų Tam reikėjo sugaišti 3106 metų
Sinchrotroninis spinduliavimas
Išorinis magnetinis laukas
Elektringos dalelės trajektorija Dalelės pagreičio
vektorius
Dalelės momentinio greičio vektorius
Sinchrotroninės kilmės elektromagnetinės bangos
HS ndash elektromagnetinių bangų magnetinio lauko vektorius
ES ndash elektromagnetinių bangų elektrinio lauko vektorius
Elektringa dalelė skrieja magnetiniame lauke kuris ją stabdo
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Sinchrotroninis spinduliavimas
Išorinis magnetinis laukas
Elektringos dalelės trajektorija Dalelės pagreičio
vektorius
Dalelės momentinio greičio vektorius
Sinchrotroninės kilmės elektromagnetinės bangos
HS ndash elektromagnetinių bangų magnetinio lauko vektorius
ES ndash elektromagnetinių bangų elektrinio lauko vektorius
Elektringa dalelė skrieja magnetiniame lauke kuris ją stabdo
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Sinchrotroninis spinduliavimas
Magnetinio lauko stabdoma reliatyvistinė elektringa dalelė skleidžia elktromagnetines bangas Stabdomas elektronas siauru kūgiu savo momentinio greičio V kryptimi skleidžia fotonus kurių virpesių dažniai E2
Reliatyvistinis protonas tame pačiame lauke spinduliuoja (mp me)4 asymp1013 kartų
silpniau negu tos pačios energijos reliatyvistinis elektronas Todėl protonų sinchrotroninis spinduliavimas yra žymiai silpnesnis negu elektronų Į pozitronų sinchrotroninį spinduliavimą atsižvalgiama tik labai stiprių magnetinių laukų atveju pvz netroninių žvaigždžių aplinkose
Sinchrotroninės prigimties spinduliuotės energijos pasiskirstymo pagal bangų ilgius pobūdį nulemia elektronų skaičiaus pasiskirstymo pagal energiją pobūdis
Reliatyvistinėms dalelėms negalioja Maksvelo pasiskirstymo dėsnis todėl sinchrotroninis spinduliavimas nėra šiluminės kilmės
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Sinchrotroninis spinduliavimas
Krabo ūko sinchrotroninės kilmės ištisinio spektro energijos kreivė Abcisių ašyje - elektromagnetinių virpesių dažnio logaritmas ordinačių - spindesio spektrinio tankio J
logaritmas
Sinchrotroninio spinduliavimo galia ir diapazono ilgis priklauso ne tik reliatyvistinių elektronų skaičiaus bet ir nuo magnetinio lauko stiprio H
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninio spinduliavimo šaltinis yra visas mūsų Galaktikos tūris kuris skleidžia 30m - 30μm sinchrotroninės kilmės radijo bangas ir IR spindulius Stipriausiai spinduliuoja galaktikos centras
10-1000 kartų stipresnis magnetinis laukas yra supernovų liekanose Todėl jų jų sinchrotroninės kilmės spinduliavimas žymiai didesnio skaisčio
Magnetiniai laukai labai stiprūs aplink baltasias nykštukes neutronines žvaigždes akrecinuose diskuose aplink juodasias skyles ndash 1010-1016 Am Į tokius laukus patekę reliatyvistiniai elektronai skrieja jau išilgai išlektų magnetinio lauko linijų ir spinduliuoja gama sinchrotroninius fotonus 9kreivinis arba magnetodreifinis spinduliavimas)
Galaktikų su aktyviais branduoliais sinchrotroninis spinduliavimas žymiai galingesnis
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrotroninės kilmės fotonai ne tik spinduliuojami bet ir absorbuojami ndashsavoji absorbcija Ji tuo stipresnė kuo stipresnis magnetinis laukas
Šiluminės kilmės radijo bangų šaltiniai
Visi kiti - sinchrotroninės kilmės spinduliavimo šaltiniai
Spinduliavimą susilpnina didelio tankio nereliatyvistinių jonizuotų dujų debesys
Įvairių šaltinių energijos kreivės radijo diapazone
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Sinchrotroninis spinduliavimas
Sinchrtroniniai spinduliai daugiausia sklinda statmenai magnetinio lauko ir nesklinda išilgai magnetinio lauko
Sinchrotrononės kilmės elektromagnetinės bangos yra tiesiai poliarizuotos Jų elektrinis vektorius yra elektrono orbitos plokštumoje
Kuo tvarkingesnis magnetinis laukas tuo didesnė sinchrotroninio spinduliavimo poliarizacija
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Atvirkštinis Komptono reiškinys
Tai fotonų sklaida kurią sukelia didelės energijos elektronai kai dalis elektronų energijos perduodama mažesnės energijos fotonams
Pvz reliatyvistiniai maždaug 1 GeV energijos elektronai keleto metrų ir centimetrų ilgio radijo bangų fotonus paverčia optiniais fotonais kelių mm ir milimetro dalių ilgio radijo bangų fotonus - Rentgeno fotonais o IR fotonus - gama fotonais
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Reliatyvistinių elektronų stabdomasis spinduliavimas
Sukuria reliatyvistiniai elektronai atsitrenkdami į nerliatyvistinius atomų branduolius
Pasireiškia karštuose žvaigždžių vainikuose tarpžvaigždinės medžiagos vainikinėse dujose supernovų likučiuose
Reliatyvistiniai elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos Ta energija virsta naujai gimusių daugiausia Rentgeno fotonų energija
Toks spinduliavimas vadinamas stabdomuoju spinduliavimu
Reliatyvistinių protonų sukurtas stabdomasis spinduliavimas 106 kartų silpnesnis negu reliatyvistinių elektronų sukurtas spinduliavimas
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Gama fotonai
Radio λgt1mm
IR 1mm gtλgt760nm
Regimosios šviesosspinduliai 760nm gtλgt390nm
Rentgeno spinduliai 10nm gtλgt001 nm
Gama spinduliaiλ lt001nm
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Gama fotonai Energingi gama fotonai susidaro skylant pionams (ištisinis spektras)
Mažesnių energijų fotonai susidaro anihiliuojant e- ir e+
Dar mažesnių energijų fotonus (minkštieji gama spinduliai) spinduliuoja branduolinių reakcijų metu sužadinti branduoliai
delta elektronai ndashiki reliatyvistinių greičių pagreitinti elektronai atomose- spinduliuoja minkštuosius kosminius spindulius
Gama spindulių šaltiniai
- Galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga
- Galaktikų centrų aplinkos
- žvaigždžių išoriniai sluoksniai žybsnių metu
- glaudžios dvinarės
- novos supernovos
- pulsarai neutroninės žvaigždės juodųjų skylių aplinka
- Saulės sistemos aplinkoje gama fotonus gamina kosminiai spinduliai
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Didelės energijos neutrinai
e
e
e
e
Skylant pionams ir miuonams susidaro didelės energijos mioniniai neutrinai ir antineutrinai
Miuoniniai neutrinai lekia kiaurai per tarpžvaigždinę medžiagą ir net žvaigždes todėl gali mums atnešti informaciją apie objektus kurie pasitaiko neutrinų kelyje ir sukelia branduolines reakcijas
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
Didelės energijos neutrinai Neutrininiai teleskopai miuoninis neutrinus registruoja ne tiesiogiai bet per branduolinių reakcijų produktus
Neutrinai-gt mionai-gt miuonai sąveikauja su atomų branduoliais -gt stabdomojo spinduliavimo gama fotonai -gt elektronai pozitronai -gt vėl stabdomojo spinduliavimo gama fotonai ir tt
Elektronai kurių greitis medžiagoje didesnis už c sukelia Čerenkovo švytėjimą ir pagal tai registruojami neutrinai
Sudbury neutrinų observatorija (SNO) Kanadoje Neutrinų registravimas paremtas Čerenkovo švytėjimu
![PUSLAIDININKINIŲ MEDŽIAGŲ IR JŲ DARINIŲ TYRIMAS ...14509742/14509742.pdf · pademonstravo ir radijo bangų egzistavimą [4]. Galiausiai buvo aptikti Röntgen‘o bei gama spinduliai](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5e3d8a3c63b12354fa2512c6/puslaidininkini-mediag-ir-j-darini-tyrimas-1450974214509742pdf.jpg)