پرتوهای کیهانی

هر روز جو زمین شاهد نفوذ پرتوهای کیهانی است که از اعماق فضا می آیند آنها ذرات باردار پرانرژی هستند که در میدان مغناطیسی منحرف می شوند و در مسیری مارپیچی ، در جهت خطوط نیروی مغناطیسی حرکت می کنند. این ذرات بسیار پرانرژی اند و با سرعت هایی در حدود سرعت نور طی طریق می کنند. تعداد این ذرات خیلی کم است . در بالای جو زمین در هر ثانیه به طور متوسط فقط یک ذره به هر سانتی مترمربع فضا برخورد می کند . با این حال انرژیی که توسط آنها به جو زمین منتقل می شود به اندازه انرژی رسیده به زمین از تمام ستاره ها (به غیر از خورشید) است. این ذرات به طور یکنواخت از تمام جهات فضا می آیند و عمدتا از پروتون های پرانرژی (هسته اتم هیدروژن) و ذرات آلفا (هسته اتم هلیم) تشکیل شده اند . درصد کمی هم از هسته اتم های سنگین تر در بین آنها دیده می شود. به این ذرات ، ذرات اولیه می گویند . برخورد این ذرات اولیه به مولکول های هوا باعث تولید ذرات ثانویه می شود.ذرات اولیه تقریبا یک دهم جو زمین را بدون برخورد با مولکول های هوا طی می کنند . در ارتفاعات حدود 20000 متر که چگالی مولکول های هوا زیاد می شود ، برخورد ذرات اولیه با مولکول های هوا شروع می شود. این برخوردها موجب تلاشی هسته های اتم مولکول های هوا و تبدیل آنها به ذرات زیراتمی می شود. پرتوهای کیهانی هنوز انرژی زیاد دارند و مولکول های دیگری را هم در سر راه متلاشی می کنند. به این ترتیب هر ذره اولیه تعداد زیادی ذره ثانویه تولید می کند که در ارتفاعات پایین تر جو آشکار می شوند. مجموعه ذرات حاصل از یک ذره اولیه را بارش می گویند.بدن ما در معرض این بارش ها است. کسری از این ذرات بدون برهم کنش از بدن ما خارج می شوند و کسری دیگر با اتم های بدن واکنش خواهند داشت. با اینکه این ذرات توسط جو تا حد بسیار زیادی کند شده اند ولی هنوز برخی از زیست شناسان معتقدند که انرژی حاصل از برخورد این ذرات احتمالا می تواند موجب جهش (موتاسیون) سلول های بدن بشود. سرچشمه ذرات اولیه را اثر واکنش‌های کهکشانی می دانند که از سمت هسته های کهکشانی فعال تولید می شود وعده ای بقایای ابرنواختران را چشمه تولید این ذرات می دانند و عده ای دیگر میدان مغناطیسی موجود در کهکشان ها را مسئول انرژی دادن به این ذرات تصور می کنند. در هر حال سرچشمه این ذرات هر چه باشد این ذرات فضایی هر روزه وارد جو زمین می شوند و بد نیست بدانید شدت این ذرات در مناطق استوایی کمتر و در قطب های مغناطیسی بیشتر است که دلیل اش اثر میدان مغناطیسی زمین بر این ذرات بار دار است و همچنین در ارتفاع 3000متر شدت پرتوها چهار برابر شدت آن در سطح دریا و در ارتفاع 8000متر سی برابر و در ارتفاع 20000متر صد برابر است و دلیل اش همچنان که بیان شد به دلیل چگالی مولکول های هوا است.
ذرات ثانویه به طور عمده از ذرات بارداری که جرم آنها بین جرم پروتون و الکترون است تشکیل یافته اند. این ذرات مزون نو نام دارند. مزون موها می توانند بار مثبت یا منفی داشته باشند. اندازه بار آنها برابر بار الکترون و جرم شان 207 برابر جرم الکترون است. مزون موها ذرات ناپایداری هستند و به طور متوسط در 5/1 میکروثانیه متلاشی می شوند و به الکترون (در صورت منفی بودن) و یا به پوزیترون ( در صورت مثبت بودن) تبدیل می شوند. در این واکنش مقداری انرژی به صورت پرتو گاما و نیز نوترینو آزاد می شود.