Космические лучи

Огромным преимуществом  такой технологии «рентгеноскопии» является то, что космические лучи поступают на Землю постоянно, поэтому  исследователям не нужно беспокоиться об источниках излучения.

Радиоуглеродная датировка в археологии

 Нейтроны космических  лучей, взаимодействуя с атмосферным  азотом, образуют b-активный изотоп  углерода 14С, так называемый радиоуглерод (период полураспада 5730 лет): 
 
Радиоуглерод содержится в воздухе в форме углекислоты, как и обычный углерод 12С, в пропорции 14С:12С»1:1012. Так как химические свойства всех изотопов углерода очень близки, такая же их пропорция сохраняется и в растениях, усваивающих атмосферную углекислоту, и в организме животных, питающихся растениями. Таким образом, животные и растения обладают крайне слабой, но поддающейся измерению радиоактивностью. 
 
После смерти животного или растения поглощение углерода прекращается и активность 14С в останках постепенно уменьшается (вдвое за каждый период полураспада, т. е. за каждые 5730 лет). Сравнивая радиоактивность ископаемых органических остатков (отнесенную к 1 г углерода) с радиоактивностью современных растений или животных, можно определить степень распада 14С, а, следовательно, и возраст остатков. 
 
Для проверки справедливости этой идеи были проведены измерения с объектами известного возраста, в частности с образцами дерева из гробниц египетских фараонов Джосера и Спофру. Измеренная активность 14С хорошо соответствовала известным из рукописей датам смерти этих фараонов (примерно 2700—2625 лет до нашей эры). 
Результаты подобных опытов доказали, что удельное содержание 14С в углекислоте воздуха за последние 50— 100 тысяч лет оставалось неизменным и что действительно после смерти организма углеродный обмен не происходит. Этим была заложена основа так называемого радиоуглеродного метода определения возраста (датировки), который теперь довольно широко и с большой пользой применяют в археологии.

Применение космических лучей  для связи

Основная проблема для  межзвёздной связи - это огромные расстояния и малость в масштабе космоса скорости радиолуча. Из-за этого сообщения из одной звёздной системы в другую шли бы годы и столетия. Ведь радиолуч движется в космосе со скоростью света. Согласно теории относительности ничто в мире и не может двигаться быстрее света. Но в последние десятилетия уверенность в этом ослабла.

Появились данные, говорящие  о движении со скоростями большими скорости света. Расстояния до Венеры, определённые советскими и американскими радиолокационными станциями, систематически различались на величину большую погрешности измерений. Как показал Брайан Уоллес расхождения исчезают, если считать скорость радиолуча не постоянной, а вычислять её по классическому закону сложения скоростей источника и света, предложенному век назад Вальтером Ритцем в его баллистической теории.

В созданной ровно век назад, в 1908 г., баллистической теории Вальтер  Ритц предположил, что источник передаёт свою скорость свету, подобно тому как в механике скорость орудия дополнительно сообщается выстрелянному снаряду. Это положение сразу объясняло отрицательный результат опыта Майкельсона и аберрацию звёздного света и приводило к возможности преодолеть световой барьер.

Определяемые из радиолокационных данных скорости и ускорения аппаратов  «Пионер» не согласуются с расчётными на основе известного расстояния до них. Проблему решает учёт зависимости скорости радиосигнала от скорости источника.

О возможности превышения скорости света говорят и непосредственные измерения скорости частиц космического излучения и частиц в ускорителях. Так, если для измерения скорости частиц применять не релятивистские формулы, дающие на основании известной энергии частицы скорость всегда меньшую C, а непосредственно делить путь частицы L на время пути T, то порой находимая таким образом скорость V=L/T заметно превосходит скорость света C. Например, английские физики не раз фиксировали сигналы, заметно опережающие приход ливня вторичных частиц, движущихся с околосветовыми скоростями (Барашенков В.С. "Вселенная в электроне", М., 1988). Тот же результат давали и датчики, помещённые на разной высоте, если поделить расстояние L меж ними на время T между моментами регистрации ими одной и той же лавины частиц. Наконец, даже известные измерения продления времени жизни быстро движущихся мезонов в космических ливнях, проходящих неожиданно большие расстояния L, можно истолковать не релятивистским растяжением времени жизни мезонов из T в T'=L/V, где V - порядка скорости света C, а огромной скоростью V частицы, которая много больше световой, при неизменном времени жизни мезона T.

 

Даже в существующих наиболее мощных земных ускорителях-синхротронах, возможно, давно получены электроны, движущиеся со сверхсветовыми скоростями. В самом деле, если непосредственно  поделить путь частицы, проходимый ею за один оборот и равный длине кольца ускорителя πD, на период изменения ускоряющего поля T, равный периоду обращения частицы, то при известных диаметрах синхротронов в сотни метров и применяемой частоте ускоряющего поля f=1/T в 3-30 МГц, получим скорости электронов V= πDf порядка двух-десяти скоростей света. Это согласуется и с оценками скорости частиц по их энергиям, если искать скорости по классической формуле E=MV2/2. В самом деле, уже для электронов с энергией в несколько MэВ, скорость должна многократно превышать световую, поскольку для электрона величина MС2=0,5 MэВ.

Радиосигнал, идущий со скоростью  света, затрачивает на преодоление  межзвёздных расстояний года и столетия. Частицы же космических лучей, вполне возможно, движутся со сверхсветовыми скоростями, что позволит с их помощью передавать в  космосе сообщения с задержкой лишь на месяцы и часы.

 

Принцип лучевой связи  можно представить следующим  образом:

Передатчик космических  лучей, по всей видимости, должен состоять из источника частиц, затем устройства, модулирующего их поток по плотности, дабы закодировать в нём полезный сигнал, и, наконец, мощного линейного  ускорителя, разгоняющего частицы до сверхсветовых скоростей и выстреливающего их в космическое пространство. Передатчик должен быть точно нацелен на приёмник, который представляет собой детектор соответствующих частиц космического излучения. 

По всей видимости, сверхэнергичные  частицы космических лучей можно применять и в качестве рабочего вещества в звездолётах. Как известно, эффективность использования массы рабочего вещества в ракетах пропорциональна скорости выброса реактивной струи. Поэтому использование частиц, вылетающих из дюз корабля со скоростью, многократно превышающей световую, позволяло бы кораблям летать с минимальным запасом топлива и весьма большим эффективным грузом.

Космолучевой двигатель должен, по всей видимости, тоже представлять собой мощный ускоритель, питаемый электрической энергией от корабельного реактора. Прообразом таких двигателей являются уже существующие экспериментальные корабли с электрическими плазменными и ионными двигателями, а также ядерные ракетные двигатели. Однако их разработка во многом тормозится использованием химических ракетных двигателей и отсутствием достаточно мощных и компактных источников питания 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

 

1. Мурзин В.С. «Введение в физику космических лучей»
2. Славатинский С.А. «Космические лучи и их роль в развитии физики высоких энергий и астрофизики»
3. http://historic.ru/ «Космические лучи. Открытие позитрона»
4. www.femto.com.ua «Космические лучи»
5. http://www.astronet.ru/ «Солнечные космические лучи»
6. http://nuclphys.sinp.msu.ru/ «Частицы и атомные ядра. Основные понятия», «Космические лучи. Их состав и происхождение»
7. http://ru.wikipedia.org/
8. http://www.xumuk.ru/ «Химическая энциклопедия»
9. Большая советская энциклопедия «Космические лучи»
10. http://www.heuristic.su/ «Энергетический спектр космических лучей»
11. http://www.astronet.ru/ «Космические лучи»
12. http://technosci.net/ «Космические лучи можно использовать для рентгеноскопии вулканической деятельности»
13. http://www.msnbc.msn.com/ «Cosmic rays reveal past and present secrets»
14. Семиков С.А. «Космические лучи – путь к звездам»