Rayos C�smicos

Rayos c�smicos es el t�rmino dado a la radiaci�n de alta energ�a que llega a la Tierra desde el espacio. Algunos de ellos tienen energ�as ultra-altas en el rango de 100 - 1000 TeV. Tales energ�as extremas provienen de solo unas pocas fuentes, como Cygnus X-3. El m�ximo de la distribuci�n de energ�a es de aproximadamente 0,3 GeV.

La intensidad de la radiaci�n c�smica aumenta con la altitud, lo que indica que viene del espacio exterior. Cambia con la latitud, lo que indica que consiste al menos en parte de part�culas cargadas que se ven afectadas por el campo magn�tico de la tierra. La ilustraci�n de la derecha muestra que el flujo de rayos c�smicos detectados, tiene su m�ximo a unos 15 km de altitud y despu�s cae bruscamente (n�tese la escala logar�tmica de la altitud). Este tipo de variaci�n fue descubierto por Pfotzer en 1936. Sugiere que el m�todo de detecci�n utilizado fue principalmente detecci�n de part�culas secundarias, en lugar de las part�culas primarias que llegan a la Tierra desde el espacio.

El an�lisis de las poblaciones de part�culas de los rayos c�smicos proporciona pistas sobre sus or�genes.

Las Part�culas de los Rayos C�smicos

Casi el 90% de los rayos c�smicos que golpean la atm�sfera terrestre son protones (n�cleos de hidr�geno), y el 9% son part�culas alfa. Seg�n Chaisson y McMillan, la cantidad de electrones es aproximadamente un 1%. Hay una peque�a fracci�n de part�culas m�s pesadas que producen cierta informaci�n interesante. Alrededor del 0,25% son elementos ligeros (litio, berilio y boro), sin embargo esto constituye una gran riqueza en comparaci�n con la abundancia de estos elementos en el universo que es �s�lo alrededor de 1 mil millon�sima! A partir de esta evidencia se da a entender que estos elementos ligeros se han producido como fragmentos en las colisiones de alta velocidad, cuando part�culas de rayos c�smicos primarios como los protones, golpean elementos m�s pesados de la muy tenue materia del espacio interestelar, como el carbono y el ox�geno. Se han hecho intentos para modelar la cantidad de materia ordinaria que se necesitar�a a lo largo de su ruta de colisi�n para producir la poblaci�n observada de estos elementos ligeros. Un estudio sugiere que se tratar�a de pasar a trav�s de una masa equivalentea a 4 cm de profundidad de agua.

De los elementos medios (carbono, nitr�geno, ox�geno y fl�or) se tiene alrededor de 10 veces mas que su abundancia en la materia normal, y los elementos m�s pesados est�n presentes con un incrementan alrededor de cien veces por encima de la materia normal. Esto sugiere que el origen de los rayos c�smicos son �reas del espacio con cantidades muy enriquecidas de elementos pesados. La densidad de los rayos c�smicos en el espacio interestelar se estima en alrededor del 10^-3/m³.

Un aspecto interesante de los rayos c�smicos es que son materia casi en su totalidad, en lugar de antimateria. Seg�n Carroll & Ostlie, s�lo aproximadamente el 0,01% de los rayos c�smicos son antimateria, por lo que esta muestra de part�culas de nuestra galaxia, proporciona evidencia de la asimetr�a materia-antimateria en la misma y probablemente en la totalidad del universo. Las pocas antipart�culas que se observan pueden explicarse como resultado de las colisiones de alta energ�a de part�culas que producen pares part�cula-antipart�cula.

Las colisiones de alta energ�a en la atm�sfera superior producen cascadas de part�culas m�s ligeras. Se producen piones y kaones que decaen, produciendo muones. Los muones conforman m�s de la mitad de la radiaci�n c�smica al nivel del mar, siendo el resto principalmente electrones, positrones y fotones provenientes de eventos en cascada. (Richtmyer).