V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Lze postupovat zásadě dvěma způsoby:
■ Pozemní detekce částic
pomocí rozlehlé sítě většího počtu detektorů, rozmístěných úzení několika desítek km2. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika.10.6 Ionizující záření
radiovým odesíláním měřených signálů pozemského koordinačního centra. Britský Haverah Park (pracoval letech 1968-1987) sestával soustavy
vodních Čerenkovových detektorů, doplněných scintilačními detektory (trigrovacími) ploše 12km2. Obsahuje magnetický částicový spektrometr (magnetická indukce 0,4T) křemíkovým pixelovým
trackerem, absorbční spektrometr ("kalorimetr") tvořený absorbčními vrstvami wolframu proloženými
křemíkovými detektory sekundárního záření též hadronový detektor tvořený héliovými ionizačními trubicemi
pro detekci neutronů protonů trubicích izotop 3He, který vysoký účinný průžez pro záchyt
neutronů, zpomalených polyetylenovém moderátoru obklopujícím trubice).
První takový detekční systém byl vybudován Novém Mexiku pod názvem "Volcano Ranch Array" r. Dále byl sovětský "Jakutsk" (pracuje r. Mohou to
být buď scintilační detektory, nebo vodní Čerenkovovy detektory. Australský
SUGAR (Sydney University Gigant Air Shower Recorder), pracující letech 1968-79, byl tvořen polem 54
scintilačních detektorů kapalnými scintilátory) ploše 100km2; zaznamenal řadu spšek energiemi 1019-
1020eV. časové analýzy impulsů jednotlivých detektorů možné přibližně
určit směr příchodu spršky. Japonský experiment AGASA (Akeno Gigant Air Shower Array) Akeno pracoval letech 1990-2004;
obsahoval 111 scintilačních detektorů ploše cca 100km2 zaznamenal řadu spršek energiích kolem 1020eV.
Detekce sekundárního kosmického záření
Jednotlivá kvanta sekundárního kosmického záření jsou běžně detekována ionizačními, scintilačními
a polovodičovými detektory, tvoří součást přírodního radiačního pozadí (často nežádoucího).1960, sestával z
19 scintilačních detektorů ploše 8km2. Účinný "prostředek" detekci kosmického záření
nám však poskytuje naše pozemská příroda: takovým "detektorem" zemská atmosféra.
■ Detekce fluorescenčního záření atmosféry
Ionizující částice spršky sekundárního kosmického záření při průletu atmosférou způsobují ionizaci
a excitaci molekul vzduchu, především dusíku, načež jejich návratem původního stavu
(deexcitací) vyzařují fotony viditelném oboru světla fluorescenční záření.2008 12:13:55]
.
Pro komplexnější analýzu celých spršek sekundárního kosmického záření však nestačí jeden
prostý detektor, jsou potřeba složitější detekční systémy. množství registrovaných částic různých detektorech lze určit
celkovou energii spršky tím primární částice (energetická kalibrace však složitá, vychází geometrické
analýzy účinných průřezů interakcí). Intenzita
tohoto fluorescenčního záblesku přímo úměrná energii primární částice (která konvertovala
na energie všech částic spršky). 1.4
"Scintilační detekce spektrometrie").
V současné době rusko-italském projektu připravuje kosmická sonda PAMELA (Payload for Antimatter-
Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) pro detekci částic antičástic kosmickém záření měření jejich
energií.htm (29 32) [15.RNDr.
Dále, vysokoenergetické záření (primární částice, ale hlavně sekundárních částic spršce) vyvolává
při průchodu atmosférou světelné efekty (Čerenkovovo záření, fluorescenční záření excitovaných
atomů), které lze detekovat atmosféra může sloužit jako jakýsi obrovský "scintilační
detektor" primárního kosmického záření.
Fluorescenční detektory jsou tvořeny soustavou zrcadel (je vlastně teleskop), soustřeďujících světlo
na kamery složené většího počtu fotonásobičů několika stovek). Díky těmto dvěma mechanismům může detekce
sekundárního kosmického záření, rozebíraná následujícím odstavci, hodně říci o
vlastnostech primárního kosmického záření může sloužit jako nepřímá detekce
primárního kosmického záření.1970 dosud), kde ploše 20km2
je rozmístěno scintilačních detektorů Čerenkovových detektorů, důmyslně elektronicky propojených pro
určování obzorových úhlů příchodu spršky. Tyto detektory mohou
samozřejmě pracovat jen během jasné bezměsíčné noci, aby hladina světelného pozadí
http://astronuklfyzika.
Problematika přímé detekce primárního kosmického záření mimo Zemi složitá, ale budoucí
detekční systémy jistě přinesou zajímavé výsledky.cz/JadRadFyzika6. Jednotlivé detektory zaznamenají částice spršky v
průběhu několika mikrosekund. Záblesky scintilačního záření
nebo Čerenkovova záření jsou registrovány fotonásobiči (viz zde výše "Čerenkovovo záření" §2. Interakcí
s atomy atmosféry vysoká obtížně detekovatelná energie primární částice "rozmělní" velký
počet sekundárních částic energiích, které lze snadněji detekovat, pozemními detektory. Rychlé nabité částice generují při průletu atmosférou též
Čerenkovovo záření
