Kozmik Işınlar Nedir, Kozmik Işınlardan Neler Öğreniyoruz?

Kozmik ışınlar kütleli ve yüksek enerjili tanecikler içeren madde demetleridir. Genellikle Güneş Sistemi’nin dışından gelirler. Kozmik ışınların kökeninin ne olduğu konusunda bir uzlaşma yoktur, fakat büyük çoğunluğunun büyük yıldızların süpernova patlamalarından kaynaklandığı düşünülüyor.

Kozmik ışınlar genellikle yaklaşık %99 oranında atom çekirdeklerinden, %1 oranında serbest elektronlardan oluşur. Ayrıca çok az miktarda antimadde parçacıkları da -örneğin antiproton ve pozitron- içerirler. Kozmik ışınlardaki atom çekirdeklerinin büyük kısmı hafif elementlerdir. Ortalama olarak %90 oranında hidrojen çekirdekleri (proton), %9 oranında helyum çekirdekleri (alfa parçacığı) ve %1 oranında daha ağır atomların çekirdekleri bulunur.

Kozmik ışınlardaki bazı parçacıkların enerjisinin 3x10²⁰eV'a kadar çıktığı görülmüştür ki bu enerji yaklaşık olarak saatte 90 kilometre hızla giden bir beyzbol topunun enerjisine eşittir ve Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda (Large Hadron Collider, LHC) ulaşılabilen en yüksek enerjilerden bile milyonlarca kat daha büyüktür. Kozmik ışınlardaki tüm parçacıklar bu kadar yüksek enerjiye sahip olmasa da, kozmik ışınlar genel olarak maddeye hasar verme kapasitesine sahiptir. Ancak Dünya'nın atmosferi ve manyetik alanı kozmik ışınlardaki yüksek enerjili parçacıkların büyük çoğunluğunun yer yüzeyine ulaşmasına engel olur. Kozmik ışınların atmosferle etkileşmesi sırasında ışınlardaki parçacıkların bozunması sonucunda nötronlar, pionlar, pozitronlar ya da müonlar oluşabilir. Zaten pionlar, müonlar ve pozitronlar ilk olarak kozmik ışınların incelenmesi sırasında gözlemlenmiştir.

Kozmik ışınların incelenmesi ile pek çok konu hakkında önemli bilgiler elde ediliyor. Örneğin içinde bulunduğumuz Samanyolu Gökadası’nın kimyasal bileşiminin zaman içinde nasıl değiştiği belirlenebiliyor. Böylece Güneş Sistemi’nin bugünkü bileşiminin kaynağı ve Samanyolu'nun dinamik yapısı daha iyi anlaşılıyor. Ayrıca pek çok parçacık ilk kez kozmik ışınların içinde gözlemlenmiştir.