ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

 
 

Οι κοσμικές ακτίνες είναι πυρήνες ή υποατομικά σωμάτια, με τα οποία βομβαρδίζεται ο πλανήτης μας από το διάστημα. Δεν είναι γνωστοί πλήρως οι μηχανισμοί που παράγουν αυτά τα σωμάτια. Ωστόσο γνωρίζουμε ότι μικρής ενέργειας κοσμικές ακτίνες παράγονται και στον ήλιο (π.χ. τα ηλιακά νετρίνα) ενώ η πλειοψηφία των  ενεργειακών κοσμικών ακτίνων παράγονται σε κατακλυσμικά φαινόμενα που συμβαίνουν στο Γαλαξία μας, π.χ. κατά την έκρηξη υπερκαινοφανών  αστέρων (Supernova) ή από τεράστιες μαύρες τρύπες στο κέντρο του γαλαξία μας.  Οι πολύ ενεργειακές κοσμικές ακτίνες παράγονται έξω από το γαλαξία μας με μηχανισμούς που μας είναι άγνωστοι  σήμερα. Η μελέτη της προέλευσης των κοσμικών ακτίνων θα αποκαλύψει καινούργιους φυσικούς μηχανισμούς καθώς επίσης θα εμβαθύνει στους νόμους εξέλιξης του Σύμπαντος.


Οι κοσμικές ακτίνες παράγονται κατά την εξέλιξη κατακλυσμικών φαινομένων, όπως σε εκρήξεις υπερκαινοφανών, σε εκπομπές πιδάκων (π.χ. γ ray burst) αλλά και από ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες που περιέχουν τεράστιες μελανές οπές. Ωστόσο η προέλευση των πολύ ενεργειακών κοσμικών ακτίνων αποτελεί αίνιγμα στην αστροσωματιδιακή φυσική.


Όταν το κοσμικό σωμάτιο (πυρήνας, υποατομικό ή άλλο στοιχειώδες σωμάτιο) εισέλθει στην ατμόσφαιρά και συγκρουσθεί με τους πυρήνες των  ατόμων (π.χ. άζωτου, οξυγόνου)  που την αποτελούν,  παράγονται από την αλληλεπίδραση των συγκρουόμενων νέα σωμάτια και πυρήνες, τα οποία με τη σειρά τους συγκρούονται με άλλους πυρήνες της ατμόσφαιρας κ.ο.κ.. Από αυτές τις αλυσιδωτές αντιδράσεις παράγεται , εν είδη χιονοστιβάδας, ένας πίδακας (ή κατιονισμός) σωματιδίων, τον οποίο επικράτησε να αποκαλούμε «ατμοσφαιρικό κατιονισμό» ή «κατιονισμό κοσμικού σωματιδίου στην ατμόσφαιρα».


Δεξιά στο Σχήμα, παρίσταται η δημιουργία του κατιονισμού από έναν πυρήνα κοσμικής προέλευσης, ο οποίος εισήλθε στην ατμόσφαιρα και συγκρούεται με πυρήνα της ατμόσφαιρας. Από την πρώτη αλληλεπίδραση παράγονται ένας νέος πυρήνας και άλλα σωμάτια, τα οποία θα αλληλεπιδράσουν "αλυσιδωτά" για να παραχθούν, σε κάθε στάδιο, ακόμα περισσότερα σωμάτια.

Δεξιά στο Σχήμα, παρίστανται οι τροχιές των παραγομένων σωματίων του κατιονισμού, όπως προκύπτουν από προσομοίωση. Λόγω της ομοιότητας του κατιονισμού με πίδακα επικράτησε ο αγγλικός όρος shower.