Kozmik ışınlar
Geniş anlamda kozmik radyasyon, dünya dışından kaynaklanan herhangi bir dalga veya parçacık radyasyonu anlamına gelmektedir. Bununla birlikte, uygulamalı bilimsel alanda çoğunlukla daha dar bir terim olarak kozmik ışınlar da denmektedir. Bu konsept geniştir. Ayrıca radyo aralığındaki kalıntı arka plan ve diğer bazı ışınlara bu gruba dahil edilmektedir. İngilizce olarak, kozmik ışınlar ve kozmik radyasyon aynı anlama gelmektedir.
Kozmik ışınların keşfinin tarihi
Yirminci yüzyılın başlarında, birçok fizikçi gazın radyasyonla kendiliğinden iyonlaşmasını araştırmıştır. Duvarları yarım metre kalınlığında kurşun olan gazlı odalarda, akımın nereden geldiği araştırılmıştır. Bilim adamları böyle bir mekanizmayı, Dünya’nın damarlarında ki radyoaktif bozunman’ın etkisiyle açıklamaya çalıştılar ve bir çeşit hipotez üzerinde çalışmışlardır.
Avusturyalı – Amerikalı fizikçi Victor Franz Hess, kozmik ışınların keşfi için Nobel Fizik Ödülü’nü 1936 yılında kazanmıştır.
Bununla birlikte, 1912’de araştırmacı Hess, balonlar üzerinde kameraları yükselterek bir deney yapmıştır. Bu deneyinde gazın kendiliğinden iyonlaşmasının tırmanışla arttığını bulmuştur. Yani balonlar Dünya’dan ne kadar uzak da olursa, radyasyon o kadar büyük olmaktadır. Bu tarihten sonra, bilim adamları uzayda bir tür radyasyon olduğuna dair hem fikir olmuşlardır.
Onları kozmik ışınlar olarak adlandıran ilk kişi Amerikalı fizikçi Millikan’dı. Ayrıca, bu radyasyonun yaklaşık yoğunluğu ve enerjisi, atom çekirdeğinin gama radyasyonu ile karşılaştırarak belirlemiştir. 1958’de Van Allen, Dünya çevresinde yüksek enerjili galaktik radyasyon parçacıkları tarafından oluşturulan sözde radyasyon kuşaklarını keşfetmiştir. Bunlara ise müonlar ve mezonlar isimleri verilmiştir.
Kozmik radyasyonun doğası ve türleri
Tüm kozmik ışınlar, Dünya’nın manyetosferinde oluşan birincil ve ikincil olarak doğrudan uzaydan ayrılmaktadır.
GCR’ler bize Güneş Sistemi’nin dışından, Samanyolu’nun farklı noktalarından gelmektedir. Bu nedenle böyle adlandırılmaktadırlar. 10-20 megaelektronvolttan enerjilere hızlandırılmış lityum, berilyum, bor çekirdeklerinin yanı sıra yüksek enerjili elektronlar ve pozitronlardan oluşmaktadırlar. GCR’lerin kökeni hakkında birçok hipotez bulunmaktadır. Ancak en gerçekçi olanlar süpernovalar veya çökertmelerdir. Magnetarlar ve pulsarlar güçlü manyetik alanları ile parçacıkları devasa hızlara ve enerjilere hızlandırabilmektedir.
Bir sonraki aktif kozmik radyasyon kaynağının yıldızımız olan güneş olması gerektiğini varsaymak açıktır. Bu tip güneş kozmik ışınları (SCR) olarak adlandırılmaktadır. Elektronlar, protonlar ve başta helyum olmak üzere birçok kimyasal elementin çekirdeğini içerebilmektedirler. Bu parçacıklar, armatürümüzde parlamalar sırasında doğmaktadırlar.
Gama ışını patlamaları aşırı bir CR türü ortaya çıkarmaktadır. İlk olarak 1967’de nükleer patlamaları izlemek için tasarlanmış bir Amerikan askeri uydusundan bu tip görüntü kaydedilmiştir.
Gama radyasyonu bize milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki nesnelerden gelmektedir. Bunun hakkında denilebilir ki evrenin diğer tarafından gelmektedir. Dahası ise, o kadar yüksek enerjilidir ki galaksimizde böyle bir patlama olsaydı, bu durumda dünya’daki tüm yaşam yok olurdu. Ayrıca ordovisyen dönemde trilobitlerin neslinin tükenmesinin bir gama ışını patlamasından kaynaklandığına dair bir hipotez bulunmaktadır. Bu tür patlamaların Samanyolu’nda milyon yılda bir meydana geldiklerine inanılmaktadır.
Böyle devasa bir enerjinin emisyonlarına neden olan nedir?
Bunun herhangi bir cevabı yoktur. Ancak büyük olasılıkla ya kompakt göreli nesnelerin (nötron yıldızları, kara delikler) birleşmesiyle ya da belirli (hızlı dönen) bir tür süpernovaların çöküşüyle ilişkilendirilmektedir. Böyle bir nesne, Güneş’in milyonlarca yıl boyunca yaydığı enerjiyle bir jet gama ışını yaymaktadır. Daha sonra ise, bu dar ışın “ölüm ışını” evrende yayılmaktadır.
Bir sonraki kozmik radyasyon türü, nadir ve aşırı tehlikeli olarak bilinmektedir. Ultra yüksek enerjili parçacıklardan elde edilen hızlandırıcılarda 20 milyon kat daha yüksek enerji sağlanabilmektedir. İlk olarak 1991’de kayıt altına alınmışlardır. O zamandan beri ise en fazla 100 defa kadar kaydedilebilmişlerdir. Bu nedenle diyebiliriz ki, çok nadir bir olay olarak bilinmektedir. Kaynakları henüz belirlenmemiştir ve bilim camiasında bu konu hakkında tartışmalar devam etmektedir.
Bütün bu türler birincildir, ama şimdi ikincil kozmik ışınları ele alalım. Bunlar, Dünya’nın manyetik alanı tarafından yakalanan ve belirli irtifalarda dolaşan parçacıkları (esas olarak protonlar ve elektronlar) içermektedir.
Kozmik radyasyon ‘un insanlar üzerindeki etkisi
Kozmik radyasyon dünya yüzeyinde somut bir etki bırakmamaktadır. Ayrıca günümüzde tespit edilmiş insan sağlığı üzerinde olumsuz bir etkisi yoktur. Bunun nedeni, gezegenin atmosferinin ve manyetosferinin her türlü korpüsküler ışınını nötralize etmesidir. Doğal olarak, burada gama ışını patlamalarından değil, sadece galaktik ve güneş parçacıklarından bahsedilmektedir.
Gama ışını patlamalarının ise, yaşam için feci sonuçlara yol açtığı tahmin edilmektedir. Bu nedenle, bizden 300 ışık yılı uzaklıkta istenen türde bir süpernovadan bir jet fırlatılırsa, patlama kelimenin tam anlamıyla tüm gezegeni küle çevirebilecektir. Darbe enerjisi, her kilometrekare için bir termonükleer bombanın patlamasına eşdeğer olabileceği tahmin edilmektedir. Ancak, ilk olarak bu olayların çok nadir olduğu bilinmelidir. Aynı zamanda ikincisi Dünya’ya yönelik olmaları gerektiğini ve sonsuz uzayda böyle bir olasılığın ihmal edilebilir olduğunu hatırlamanız gerekmektedir.
Öte yandan kozmik ışınlar, astronot biliminde, özellikle de gelecekteki gezegenler arası seyahatler açısından büyük önem kazanmıştır. Çünkü Dünya’nın manyetosferini korumadan astronotlara ciddi zararlar verebilmektedirler. Yüksek enerjili parçacıklar insan hücrelerinin DNA’sına zarar verebilmekte ve yaşamı tehdit eden hastalıklara neden olabilmektedir.
