Folyamatosan nagy energiájú részecskék érkeznek a világűrből a Föld légkörébe, ahol további részecskék sokaságát hozzák létre. A kozmikus sugárzás kutatásának történetében fontos állomás volt 1925. november 9.: Robert A. Millikan amerikai fizikus ezen a napon ismertette eredményeit az amerikai Nemzeti Tudományos Akadémia előtt. A jelenséget azonban nem ő fedezte fel: a döntő bizonyítékokat Victor Hess léggömbös mérései szolgáltatták 1912-ben.
Százegy évvel ezelőtt tartotta Millikan azt az előadását, amelynek írásos változatát ma a Kaliforniai Műszaki Egyetem, a Caltech tudományos archívuma őrzi. Az 1926-ban megjelent tanulmányhoz tartozó megjegyzés egyértelműen rögzíti, hogy az eredményeket 1925. november 9-én mutatták be az akadémia előtt.
Millikan munkája hozzájárult a világűrből érkező sugárzás megismeréséhez és a „kozmikus sugárzás” elnevezés elterjedéséhez. Az évfordulót ezért fontos tudományos beszámolóként idézhetjük fel, a felfedezés dátumaként azonban nem.
Léggömbbel keresték a rejtélyes sugárzás forrását
A múlt század elején a kutatók azt próbálták megérteni, miért veszítik el elektromos töltésüket egyes gondosan elszigetelt műszerek. Tudták, hogy a sugárzás elektromosan töltött részecskéket hozhat létre a levegőben, de a megfigyelt hatás teljes eredetére még nem volt magyarázat.
Victor Hess magasba emelkedő léggömbön végzett mérésekkel vizsgálta a kérdést. Ha a sugárzás kizárólag a földből származott volna, intenzitásának a magassággal csökkennie kellett volna. Műszerei ehelyett nagy magasságban erősödő hatást mutattak. Ebből arra következtetett, hogy nagy áthatolóképességű sugárzás érkezik felülről a légkörbe.
Hess eredményeit Millikan későbbi vizsgálatai is megerősítették. Az Amerikai Fizikai Társaság tudománytörténeti összefoglalója is megkülönbözteti a két kutató szerepét: a felfedezést Hesshez, az elnevezést Millikanhoz köti.
A név ellenére főként részecskékről van szó
Kozmikus sugárzás alatt elsősorban rendkívül gyors, nagy energiájú részecskéket értünk. A CERN ismertetése szerint a világűrből érkező elsődleges részecskék többsége proton, mellettük héliumatommagok és nehezebb atommagok is megtalálhatók.
Amikor ezek a légkör atommagjaival ütköznek, újabb részecskék keletkeznek. Így alakulnak ki a részecskezáporok, amelyek egyes összetevői a földfelszínt is elérik. Közéjük tartoznak a müonok, amelyek az anyagon áthatolva akár a föld alá is eljuthatnak.
E természetes részecskeforrás vizsgálata a modern fizika fejlődésében is jelentős szerepet játszott. A nagy gyorsítók megépítése előtt a kutatók a kozmikus sugárzás segítségével tanulmányozhattak olyan részecskéket, amelyeket laboratóriumban még nem tudtak előállítani. A pozitron felfedezése is ehhez a kutatási területhez kapcsolódott.
Az űrutazás egyik nehézsége ma is a sugárvédelem
A Föld légköre és mágneses tere jelentős védelmet nyújt a világűrből érkező részecskékkel szemben. Az űrhajósok azonban eltérő sugárzási környezetben dolgoznak, különösen akkor, ha távol kerülnek bolygónk védelmétől.
A NASA ezért a hosszú űrutazások egyik meghatározó kockázataként vizsgálja a sugárterhelést. Egyes nagy energiájú részecskékkel szemben nehéz megfelelő árnyékolást kialakítani, így a Holdra és a Marsra tervezett küldetéseknél a méréseknek, a védelmi megoldásoknak és az utazás időtartamának is jelentőségük van.
Millikan 101 évvel ezelőtti előadása olyan kutatási történet része, amely a műszerek különös viselkedésének megértésétől az emberes űrutazás tervezéséig vezetett.
Források: Caltech tudományos archívum; Amerikai Fizikai Társaság; CERN; NASA.
