Prúd častíc s elektrickým nábojom, ale aj neutrálnych – protónov, elektrónov, neutrónov, atómových jadier ľahkých prvkov, aj fotónov a neutrín – k nám prúdi zo vzdialených končín vesmíru a s väčšou, alebo menšou intenzitou dokáže preniknúť cez atmosféru až na zemský povrch. Zdroj týchto častíc môžeme len tipovať, ale najčastejšie ide zrejme o relikty po výbuchoch supernovy a iných kozmických kataklizmách. Okrem toho, že tieto častice môžu ovplyvňovať, či dokonca ohroziť citlivé prístroje napr. na obežnej dráhe, môžu byť aj zdrojom cenných informácií. Primárne častice totiž dosahujú niekedy veľmi vysoké energie, ktoré sú aj za hranicou možností najväčších pozemských urýchľovačov. Od objavu kozmického žiarenia uplynulo 7. augusta 2012 presne 100 rokov.
Diagram vzniku spŕšky kozmického žiarenia.
Vedci už na konci 19 storočia spozorovali, že na lístkové elektroskopy pôsobí nejaké neznáme žiarenie, ktoré vyvoláva samovybíjanie elektrického náboja. Fyzici sa domnievali, že za tento jav je zodpovedná prirodzená rádioaktivita zemskej kôry. Ak by bola hypotéza správna, musela by však intenzita vybíjania s výškou nad zemským povrchom klesať. Tento predpoklad sa práve pred storočím pokúšal potvrdiť Rakúšan Victor Franz Hess (1883-1964) pomocou experimentov počas letov v balónoch.
Victor Franz Hess – objaviteľ kozmického žiarenia. Foto: Wikipedia
Podarilo sa mu to až na siedmy pokus pri lete v balóne naplnenom vodíkom. Pri predchádzajúcich pokusoch použil balón plnený svietiplynom, ktorý nedokázal vystúpiť dostatočne vysoko. Pri experimente Hess zistil, že intenzita žiarenia (vybíjania elektroskopov) s výškou neklesá, ale naopak stúpa. Z toho odvodil, že pôvod neznámeho žiarenia je vo vesmíre a nie pod zemou. Za objav kozmického žiarenia získal Franz Hess v roku 1936 Nobelovu cenu za fyziku. Ďalšie poznatky o kozmickom žiarení zároveň v tridsiatych rokoch 20. storočia rozvinul Francúz Pierre Auger. Pomocou experimentov vo vysokohorských laboratóriách v Alpách zistil, že vysokoenergetické tzv. primárne častice kozmického žiarenia pri vstupe do atmosféry reagujú s atómami plynov vo vzduchu a vyrážajú spŕšku sekundárnych častíc. Aj tie však majú ešte veľmi vysokú energiu a každá z nich teda vyrazí ďalšiu spŕšku častíc. Pri dopade na zem je výsledkom takejto reťazovej reakcie obrovské množstvo častíc (môže ísť rádovo o milióny), ktoré dorazia v krátkom časovom intervale.
Najsofistikovanejším detektorom kozmického žiarenia je v súčasnosti argentínske observatórium Pierra Augera. Na jeho vybudovaní sa podieľali aj českí vedci z Fyzikálneho ústavu Akadémie vied ČR, Matematicko-fyzikálnej fakulty UK v Prahe a z Prírodovedeckej fakulty Univerzity Palackého a zúčastňujú sa aj samotného výskumu, informovala Česká astronomická spoločnosť.
Princíp detekcie v observatóriu Pierra Augera. Obr: UCM
Observatórium Pierra Augera nedeteguje primárne častice kozmického žiarenia ale až spŕšky sekundárnych častíc po interakcii s molekulami a atómami vzduchu. Ide o zariadenie výnimočného rozsahu. Sekundárne častice sa registrujú v 1 600 Čerenkovových detektoroch umiestnených v mriežke 1,5 km od seba a 24 špeciálnymi teleskopmi, ktoré snímajú ultrafialovú fluorescenciu vzduchu pri prelete nabitých častíc. Detekčné aparatúry sú rozmiestnené na celkovej ploche 3 000 km2.