【知識拓展】

1912年，德國家韋克多·漢斯帶著電離室在乘氣球升空測定空氣電離度的實驗中，發(fā)現(xiàn)電離室內(nèi)的電流隨海拔的升高而變大，從而認定電流是來自地球以外的一種穿透力強的射線所產(chǎn)生的，于是有人為之取名為“宇宙射線”。

     宇宙射線主要是有質(zhì)子、氦核、鐵核等裸質(zhì)子核組成的高能粒子流，也含有少量中性的γ射線和穿過地球的中微子流，由于星際磁場和星際介質(zhì)的影響，宇宙線粒子在星際空間中經(jīng)歷著復(fù)雜的傳播過程，這些帶電粒子受磁場影響而改變其原本方向。星際磁場就像一個攪拌機，將宇宙線粒子攪拌得向同性。其中一些zui終穿過，大氣層到達地球。這里要指出的是，直接探測宇宙線必需在大氣層外進行，用衛(wèi)星或在宇宙空間站上進行探測。因為除中微子外，外來的高能宇宙射線在穿過大氣層時要與大氣中的氧氮原子核發(fā)生碰撞，并使其失去zui初的身份而轉(zhuǎn)化出次級宇宙線粒子。1938年法國物理學(xué)家俄歇發(fā)現(xiàn)這些高能宇宙線的次級粒子又將有足夠能量產(chǎn)生下一代粒子，如此下去，就會在地面產(chǎn)生由電磁級聯(lián)形成的μ子、電子、正電子以及γ射線粒子的組合物，這就是所謂的“廣延大氣簇射”。正是廣延大氣簇射提供給我們另一種探測宇宙線的手段——測量宇宙線和大氣相互作用產(chǎn)生的次級粒子，即所謂間接探測。我國西藏羊八井宇宙射線觀察站就是利用廣延大氣簇射對宇宙線進行探測。依據(jù)原初宇宙線的能量大小和大氣簇射產(chǎn)生粒子數(shù)目相關(guān)的原理，即原初能量越高，次級粒子數(shù)目越多，這樣就可根據(jù)探測到的次級粒子的數(shù)目來推知原初粒子能量。
    從人類探測到的數(shù)據(jù)可知，宇宙線的的能量約從109電子伏特到1020電子伏特，而迄今，人造粒子加速器的zui高能量約為1013電子伏特。也就是說宇宙線源這個高能加速器的能量是北京正負電子對撞機的一百億倍。家們困惑，天體上什么機制能使粒子1020電子伏特的這樣高的能量。今天，人類雖然不能說出宇宙射線是由什么地方產(chǎn)生的，但它們償?shù)貫榈厍驇砹巳盏乜臻g環(huán)境的寶貴信息。宇宙線是至細至微的物質(zhì)粒子，但其揭示和反應(yīng)的卻是zui宏大的宇宙的信息。

【原理解析】

啟動演示裝置后，在云霧室里產(chǎn)生一個足夠大的溫度梯度，使蒸汽（酒精）連續(xù)不斷地由高溫處向低溫處擴散，并在低溫處產(chǎn)生蒸汽的過飽和狀態(tài)。當帶電粒子射入蒸汽的過飽和層時，則會與蒸汽分子碰撞產(chǎn)生電離，蒸汽分子失去電子而形成正離子，而失去的電子被其它氣體分子俘獲形成負離子，過飽和的蒸汽分子被吸附在正負離子上，以這些電離的離子為凝結(jié)中心，凝成一連串小液滴，有側(cè)面光照時，這些小液滴對光有散射作用，這樣從暗背景中便能觀察到明亮的粒子徑跡。