Космічне випромінювання — це потік високоенергетичних частинок, що надходять із космосу. Близько 90–99 % первинного космічного випромінювання становлять ядра атомів, і їхній склад зручно описувати через заряд ядра Z.
Загальна картина
- Чим менший заряд Z, тим більша частка частинок у космічному випромінюванні.
- Склад швидко зменшується зі зростанням Z.
- Найпоширеніші — протони та ядра гелію.
Склад за зарядом ядра
| Заряд ядра Z | Частинка / елемент | Приблизна частка (%) | Примітка |
|---|---|---|---|
| Z = 1 | Протони (¹H) | ~85–90 % | Основна складова |
| Z = 2 | Ядра гелію (⁴He, α) | ~9–14 % | Друга за поширеністю |
| Z = 3 | Літій (Li) | ~0,01 % | Вторинний елемент |
| Z = 4 | Берилій (Be) | ~0,01 % | Вторинний |
| Z = 5 | Бор (B) | ~0,02 % | Вторинний |
| Z = 6 | Вуглець (C) | ~0,3–0,4 % | Первинний |
| Z = 7 | Азот (N) | ~0,05 % | Первинний |
| Z = 8 | Кисень (O) | ~0,6–0,7 % | Найпоширеніший серед важких |
| Z = 10–14 | Ne–Si | ~0,2 % | Група середніх ядер |
| Z = 15–26 | P–Fe | ~0,03–0,1 % | Важкі ядра |
| Z > 26 | Ni–U | <0,01 % | Дуже рідкісні (HZE-частинки) |
Первинні та вторинні ядра
- Первинні ядра (H, He, C, O, Fe) утворюються в зорях і наднових.
- Вторинні ядра (Li, Be, B) виникають при розщепленні важчих ядер під час їхнього руху крізь міжзоряне середовище.
Саме підвищена частка Li–Be–B є важливим доказом механізму поширення космічних променів.
Особливі важкі ядра (HZE)
- Ядра з Z > 20 називають HZE-частинками (High-Z, High-Energy).
- Хоча їх дуже мало, вони мають:
- високу іонізуючу здатність;
- значний біологічний ефект (важливо для космічних польотів).
Узагальнююча залежність
У спрощеному вигляді:
Інтенсивність ∝ Z^(-α), α ≈ 2,5–3
тобто зі зростанням заряду ядра інтенсивність різко зменшується.
Космічне випромінювання складається переважно з протонів (Z=1) і ядер гелію (Z=2). Частка ядер із більшим зарядом швидко падає, але саме вони мають найбільшу іонізуючу та біологічну дію.