Érdekes jelenségek a kozmikus sugárzással kapcsolatban

Horváth Ákos

ELTE Atomfizikai Tanszék

​

Berzsenyi Gimnázium Fizika Tábor, Kisinóc

2026. május 20.

Kozmikus sugárzás 1

Sugárzások

• Mechanikai sugárzások
• Elektromágneses sugárzások

​

​

​

​

​

• Részecske-sugárzások
• Radioaktivitás
• Kozmikus sugárzás

Kozmikus sugárzás 2

Részecske sugárzások

• Radioaktivitás
• Atommagok spontán átalakulása

α

β

γ

Kozmikus sugárzás 3

Radioaktivitás

• Energia ami felszabadul → MeV
• millió elektronvolt 1 elektron és 1 V feszültség
• a részecskék sebessége közel van a fénysebességhez

alfa-részecske c/10

béta-elektron kb. a c 90%-a

gamma-foton = c

• Ezek a részecskék ionizálnak
• Atommagokból indulnak ki

Kozmikus sugárzás 4

Kozmikus sugárzás felfedezése

Victor Hess 1912

Ionizálnak

De NEM atommagok

-ból indulnak ki

Kozmikus sugárzás 5

Kozmikus sugárzás tesztelése

Ugyanez

napjainkban

max = 3.6 km

Kozmikus sugárzás 6

Kozmikus sugárzás forrásai

• Űrből érkező részecske-sugárzás
• Napból indulnak ki (naprendszerbeli)
• Tejútrendszerből jövő (galaktikus )
• Más galaxisból érkező (extragalaktikus)

Kozmikus sugárzás 7

Napból érkező kozmikus sugárzás

Napszél= protonok, elektronok árama

Kozmikus sugárzás 8

Árnyékolás

• A Föld mágneses tere eltéríti a protonokat, és az elektronokat energia szerint különböző mértékben

Kozmikus sugárzás 9

Hogyan keletkezik a napszél

• Faraday-törvény Ö_E= - dΦ_Β/dt

Permanens mágnes mozgatása

Napkitörések

Gigantikus proton gyorsítók

Ezek is ionizálnak

Kozmikus sugárzás 10

A kozmikus sugárzás energiája

• Fastest LHC proton: 7 TeV; 99.999990% the speed of light; 299,792,455 m/s.
• Fastest cosmic ray proton: 5 × 10¹⁰ GeV; 99.999999999999999999973%

the speed of light; 299,792,457.99999999999992 m/s.

Kozmikus sugárzás 11

Ultra nagy energiájú részecskék

10²¹ eV maximális energia

​

GZK limit = protonok és a mikrohullámú háttérsugárzás

fotonjainak ütközése

Kozmikus sugárzás 12

A kozmikus sugárzás kölcsönhatásai a légkörünkkel

• Protonok + légkör kölcsönhatásai
• Atommagok ütközései
• Új részecskék keletkeznek
• Kozmikus záporok
• A nagyobb energiájúak lejutnak a felszínre, ionizálják a levegőt
• A legnagyobb energiájúak Cserenkov sugárzást is tudnak kelteni a légkörben

Kozmikus sugárzás 13

Atommag ütközések a légkör tetején

¹⁴C Felezési ideje 5730 év

A szén új izotópja keletkezik

Kozmikus sugárzás 14

Radiokarbon kormeghatározás

Kozmikus sugárzás 15

Kozmikus záporok

Kozmikus sugárzás 16

Kozmikus záporok észlelése

• Pierre Auger Obszervatórium (Andok)

Kozmikus sugárzás 17

Mezonok keletkezése a kozmikus záporban

Mi van egy protonban? kvarkok + gluonok (!)

Proton hullámhossza a saját

méreténél kisebb is lehet!

A levegő molekula atommagjának

művészi ábrázolása

Kozmikus sugárzás 18

Mezonok keletkezése

Kozmikus sugárzás 19

Kozmikus müonok

π → μ + ν_μ

μ → e + ν_μ +

​

Felezési idejét

megmérték

laboratóriumban is

​

idődilatáció

Kozmikus sugárzás 20

Kozmikus müonok – vulkán kürtő

Kozmikus sugárzás 21

Kozmikus müonok – Piramis belseje

Khufu piramis - Giza, Egyiptom

Kozmikus sugárzás 22

Kozmikus müonok – Piramis belseje

K Morishima et al. Nature 552, 386–390 (2017) doi:10.1038/nature24647

Kozmikus sugárzás 23