Promieniowanie kosmiczne

Fizyka promieniowania kosmicznego (Jak odkrywano promieniowanie kosmiczne – format PDF, 2 MB) narodziła się na początku XX-go wieku, kiedy wykazano ponad wszelką wątpliwość, że przelatujące stale wokół nas strumienie cząstek elementarnych pochodzą w istocie z przestrzeni pozaziemskiej.
Pierwotne promieniowanie kosmiczne to strumień cząstek o energiach od 10⁷ do ok. 10²⁰ eV docierających w okolice Ziemi z przestrzeni międzygwiazdowej. W jego skład wchodzą różne rodzaje cząstek: elektrony i pozytony, protony, cząstki alfa i cięższe jądra atomowe (aż do uranu) oraz kwanty gamma o wysokich energiach. Promieniowanie to nie dociera bezpośrednio do powierzchni Ziemi i może być obserwowane ponad atmosferą ziemską na satelitach lub balonach.
Cząstki pierwotnego promieniowania kosmicznego wchodząc do atmosfery ziemskiej produkują lawiny cząstek tzw. wtórnego promieniowania kosmicznego, które stanowi część naturalnej promieniotwórczości obserwowanej na powierzchni Ziemi.
Wtórne promieniowanie kosmiczne dochodzące do powierzchni Ziemi składa się głównie z mionów. Miony są to nietrwałe cząstki elementarne bardzo podobne do elektronów, ale ok. 200 razy cięższe. Powstają w atmosferze głównie z rozpadów innego typu cząstek elementarnych, głównie pionów i kaonów. Te z kolei powstają w zderzeniach cząstek pierwotnego promieniowania kosmicznego z atmosferą lub zderzeniach wtórnych cząstek powstałych w poprzednich zderzeniach.
Miony mają średni czas życia w spoczynku ok. 2*10^–6 sekundy (2 mikrosekundy). Miony rozpadają się na elektrony lub pozytony i neutrina. Miony są bardzo przenikliwymi cząstkami (np. jeśli mają energię powyżej 5 miliardów elektronowoltów, mogą wniknąć ponad 10 metrów pod ziemię). Dzięki ładunkowi elektrycznemu można je łatwo rejestrować. Są to cząstki jonizujące.
Natężenie mionów na powierzchni wynosi ok. 200 cząstek na powierzchnię 1 metra kwadratowego w ciągu sekundy. Odpowiada to przejściu ok. 6 cząstek w ciągu sekundy przez głowę ludzką, co powoduje w głowie ok. 100 milionów jonizacji w ciągu sekundy. Jest to naturalne promieniowanie w naszym środowisku!