Загальні відомості про електромагнітне випромі­нювання

Пізнання Всесвіту, як і Землі, проводять, здебільшого, при допомозі світла - одного з видів електромагнітного випроміню­вання, що можна спостерігати неозброєним оком. Довжина хви­лі видимого світла має величину від 400 до 700 нанометрів (нм). Один нанометр дорівнює 10'⁹м, або 10"" мм, тобто один мільйон нанометрів складає 1 мм. Певним довжинам хвилі відповідає той чи інший колір, що сприймає наше око. Наприклад: 400-450 нм - голубий колір; 650-700 нм - червоний. Якщо ж довжина хвилі бі­льша чи менша від вказаного вище діапазону, то таке випроміню­вання знаходиться поза межами нашого безпосереднього сприй­няття зором. Тоді його можна реєструвати за допомогою спеціа­льних приладів. Хвилі більшої довжини від світлових належать до інфрачервоного (700 нм-0,3 мм) та радіовипромінювання - до­вжина хвилі становить 1мм й більше. Якщо ж довжина хвилі ме­нша за 400 нм, тобто менше хвилі видимого світла, то таке ви­промінювання має назву: Юнм-400 нм - ультрафіолетове випро­мінювання; 0,001-10 нм - рентгенівське випромінювання; < 0,001 нм - у-випромінювання (гамма випромінювання).

Оскільки всі тіла складаються з елементарних частинок, то й електромагнітне випромінювання складається з фотонів — згуст­ків енергії, в яких взаємоперпендикулярно коливаються елект­ричні і магнітні сили.

Електромагнітне випромінювання можна уявити у двох видах -електричних і магнітних хвиль, або потоку фотонів, що коливаються. Для характеристики перших використовують дов­жину хвилі Я (лямбда). В другому випадку, для характеристики фотонів застосовують частоту коливання V (ню). Якщо частота фотона V, то він пролітає віддаль у у разів більше довжини хвилі (у-Х). Для вакууму це дорівнює - у-Л = с.

Таким чином, чим більша частота коливань електромагнітного випромінювання, тим менша довжина хвилі. За допомогою елек­тромагнітного випромінювання різної довжини і частоти ми має­мо досить повну картину про доступний для спостережень Все­світ, оскільки кожне тіло випромінює фотони різної довжини.

ЧАСТИНКИ

АНТИЧАСТИНКИ

ФЕРМІОНИ

БОЗОНИ

Антиадрони

АДРОНИ

Рис. 1. Класифікація елементарних частинок (за Клечеком Й., Якешем П., 1986)

• І

фотон в 1 МеВ пролетить поблизу ядра атому й тоді він пере­твориться в електрон і позитрон (у->е +е⁺), при цьому сума еле­ктричних зарядів зберігається (у-0 - фотон є електрично нейт­ральним, а сума е⁺ і е'=0).

Для виникнення протона і антипротона (р,р), необхідно щоб фотон мав енергію > 1876 МеВ, оскільки енергія спокою р і р =938 МеВ. Інакше кажучи, матеріалізація - це перетворення енергії в частинку з масою спокою. Матеріалізуватися може і кінетична енергія протону космічного випромінювання. Цей протон може мати енергію в білліон разів більшу за енергію спокою і тому ця енергія породжує велику кількість частинок. Цей процес відбувається в атмосфері Землі на висотах 15-20 км. Високоенергетичний протон із космосу, який називається при­марним, вдаряє в ядро атому азоту чи кисню і розбиває його за рахунок сильної кінетичної енергії. Тоді й виникає значна кіль­кість частинок і античастинок. Це явище називається зливою (потоком) космічного випромінювання.

Матеріалізація зіграла визначну роль па початковому етапі утворення Всесвіту після Великого Вибуху. Зараз вона присутня всюди, де є високоенергетичні частинки: космічні промені в міжзоряному просторі, потоки космічного випромінювання в атмосфері Землі та інших планет, в прискорювачах тощо.