1912年，德國科學家韋克多·漢斯帶著電離室在乘氣球升空測定空氣電離度的實驗中，發現電離室內的電流隨海拔升高而變大，從而認定電流是來自地球以外的一種穿透性極強的射線所產生的，於是有人為之取名為“宇宙射線”，也稱天然宇宙射線
基本介紹
- 中文名：天然宇宙射線
- 外文名：cosmic ray
形成,形成地殼,宇宙射線產生,
形成
天然宇宙射線形成地殼
那時，由於地球質量還不夠大，還缺乏足夠的引力將大氣吸住，又有強烈的太陽風（是太陽因高溫膨脹而不斷向外拋出的粒子流，在太陽附近的速度約為每秒350～450公里），所以以氫、氦為主的第一代大氣很快就被吹到宇宙空間。地球在繼續旋轉和聚集的過程中，由於本身的凝聚收縮和內部放射性物質（如鈾、釷等）的蛻變生熱，原始地球不斷增溫，其內部甚至達到熾熱的程度。於是重物質就沉向內部，形成地核和地幔，較輕的物質則分布在表面，形成地殼。
初形成的地殼比較薄弱，而地球內部溫度又很高，因此火山活動頻繁，從火山噴出的許多氣體，構成了第二代大氣即原始大氣。
原始大氣是無游離氧的還原性大氣，大多以化合物的形式存在，分子量大一些，運動也慢一些，而此時地球的質量和引力已足以吸住大氣，所以原始大氣的各種成分不易逃逸。以後，地球外表溫度逐漸降低，水蒸汽凝結成雨，降落到地球表面低凹的地方，便成了河、湖和原始海洋。當時由於大氣中無游離氧（O2），因而高空中也沒有臭氧（O3）層來阻擋和吸收太陽輻射的紫外線，所以紫外線能直射到地球表面，成為合成有機物的能源。此外，天空放電、火山爆發所放出的熱量，宇宙間的宇宙射線（來自宇宙空間的高能粒子流，其來源目前還不了解）以及隕星穿過大氣層時所引起的衝擊波（會產生攝氏幾千度到幾萬度的高溫）等，也都有助於有機物的合成。但其中天空放電可能是最重要的，因為這種能源所提供的能量較多，又在靠近海洋表面的地方釋放，在那裡作用於還原性大氣所合成的有機物，很容易被沖淋到原始海洋之中。
宇宙射線產生
太陽系是在圓盤狀的銀河系中運行的，運行過程中會發生相對於銀河系中心位置的位移，每隔6200萬年就會到達距離銀河系中心的最遠點。而整個“銀河盤”又是在包裹著它的熱氣體中以每秒200公里的速度運行。“銀河盤並不像飛盤那樣圓滑，”科學家稱，“它是扁平的。”當銀河系的“北面”或前面與周圍的熱氣摩擦時就會產生宇宙射線。
在廣延大氣簇射過程中，能量低於10的14次方電子伏特的粒子很難到達3000米以下的低空，而是在4000米處超高能粒子群發展到極大。由於西藏羊八井地處海拔4300米，終年無積雪，地勢平坦開闊，在能源、交通及生活上都具有便利條件，科研人員可在此進行長年不間斷觀測。 以羊八井的閃爍體探測器為例，當粒子穿過閃爍體時在其中損失能量使閃爍體發生螢光，這一束閃光經過光陰極轉換和光電倍增管放大後變為一個電脈衝信號。這個信號經過電纜被送到電子學記錄系統，由磁帶進行全年不間斷記錄。同時我們可以想到，如果我們在單位面積上安裝的閃爍體越多、密度越大；所接收的射線粒子也越多，記錄就更精密。除閃爍體探測器以外，羊八井站建成的宇宙射線採集方式還有：80平米乳膠室和地方性簇射探測器；中子堆中中子望遠鏡；試驗型50平米RPC地毯式探測器。
宇宙射線還存在著轉化、簇射的過程。除中微子外，幾乎所有的高能宇宙射線，在穿過大氣層時都要與大氣中的氧、氮等原子核發生碰撞，並轉化出次級宇宙線粒子，而超高能宇宙線的次級粒子又將有足夠能量產生下一代粒子，如此下去，一級一級的轉化，將會產生一個龐大的粒子群。1938年，法國人奧吉爾在阿爾卑斯山觀測發現了這一現象，並將其命名為“廣延大氣簇射”。
