Objav kozmického žiarenia predstavuje krásny príbeh o tom, ako vám záľuba v štúdiu nových javov v kombinácii so športom do istej miery extrémnym môže priniesť až Nobelovu cenu za fyziku.
Ľudí už od najstarších civilizácií pútali krásy a tajomstvá vesmíru. Pozorovali objekty na nočnej oblohe, zapisovali ich pozície alebo zaznamenávali zaujímavé úkazy. Vznikla tak jedna z najstarších prírodných vied, astronómia.
Nové výhľady
Takmer celú našu históriu sme sa informácie o kozme dozvedali prostredníctvom elektromagnetického žiarenia, ktorého vlnové dĺžky zodpovedajú citlivosti ľudského oka – viditeľné svetlo. Spočiatku ako jediný nástroj slúžilo ľudské oko. Neskôr, v novoveku, pribudol hvezdársky ďalekohľad, ktorý nám umožnil pozorovať aj objekty, na ktoré oko nestačí. Následne s rozvojom detekčných techník a pozorovacích aparatúr bolo možné rozšíriť hranice elektromagnetického spektra, ktoré sme schopní detegovať. Výstavba rádioteleskopov umožnila pozorovanie žiarenia s väčšími vlnovými dĺžkami a umožnila rozvoj rádioastronómie. Nástup kozmonautiky, nových detektorov a špeciálnych zobrazovacích techník nám umožnil vidieť vesmír aj z opačnej strany elektromagnetického spektra a otvoril dvere pozorovaniam v röntgenovej až gama oblasti. Celkovo sa tak ľudstvu otvorili nové okná do vesmíru, vďaka ktorým zisťujeme množstvo nových zaujímavých vecí o astronomických objektoch. Nové detektory otvorili nielen nové okná elektromagnetického žiarenia, ale aj okná, ktoré sprvu neboli vôbec očakávané.
Vesmírni posli
Začiatkom 20. storočia sa ukázalo, že do atmosféry Zeme prichádzajú z vesmíru okrem elektromagnetických vĺn aj častice, najmä protóny a jadrá rôznych prvkov, ktoré sú schopné dosahovať extrémne vysoké energie, dokonca väčšie, ako ľudstvo dokáže vytvoriť v najvýkonnejších urýchľovačoch. Tieto častice v súčasnosti nazývame kozmické žiarenie. Vznikol tak postupne nový odbor, astročasticová fyzika. Koncom 20. storočia sa tiež prišlo na to, že okrem už vtedy známeho kozmického žiarenia na Zem prichádzajú aj jedny z najťažšie polapiteľných častíc, ktorými sú neutrína. V nedávnych rokoch nám pribudlo aj úplne nové a úžasné okno v podobe detekcie gravitačných vĺn. Práve súčasnou detekciou rôznych takýchto vesmírnych poslov sa vieme dozvedieť jedinečné informácie o tých najexotickejších objektoch, ako sú napríklad supernovy, pozostatky po supernovách, pulzary alebo aktívne jadrá galaxií. V astronomických kruhoch sa hovorí o tzv. multimessenger astronomy, teda akejsi multiposlovej astronómii.
Čo ionizuje vzduch?
V roku 1896 Henri Becquerel (1852 – 1908) objavil, že niektoré prvky sú schopné spontánne emitovať žiarenie. Išlo o objav rádioaktivity, pričom významne k tomuto objavu prispeli aj manželia Marie Curie-Skłodowska (1867 – 1934) a Pierre Curie (1859 – 1906). Aktivitu rôznych hornín bolo možné v tom období študovať prostredníctvom prístroja, ktorý sa volá elektroskop. V modernejšej verzii by tento prístroj, tzv. elektrometer, mala poznať väčšina z nás z hodín fyziky. Ide o presklenú nádobu alebo banku, ktorej vnútro je izolované od okolia a vnútri sú umiestnené kovové paličky, pričom jedna je upevnená na voľno na druhej tak, aby sa mohla pohybovať. V elektroskopoch sa často používali upevnené dva plátky zlata. Cez nádobu je von vyvedená druhá palička, ktorá je napevno a často sa končí kovovým plieškom. Keď na pliešok prenesieme nejaký náboj, paličky sa nabijú rovnakým nábojom. Začnú sa preto odpudzovať a vzdialia sa od seba. Veľkosť uhla, ktorý vznikne medzi paličkami, následne určuje, koľko náboja bolo preneseného na elektrometer/elektroskop. Ak takýto elektroskop dáme k zdroju ionizujúceho žiarenia, začne sa vybíjať. Náboj z neho sa začne strácať. A takto je možné určiť, koľko ionizujúceho žiarenia nejaká látka alebo hornina vysiela.
Ukázalo sa však, že elektroskopy sa postupne vybíjajú aj bez priamej prítomnosti zdrojov tohto žiarenia. To znamenalo, že vo vzduchu musí byť prítomná prirodzená miera ionizácie, teda voľných nábojov. Ako prvé vysvetlenie sa javila práve premena rádioaktívnych prvkov v zemskej kôre, ktoré by vytvárali prirodzenú vodivosť vzduchu. To by však znamenalo, že so zvyšujúcou sa nadmorskou výškou by táto miera ionizácie mala klesať. V roku 1909 na tento podnet Theodor Wulf (1868 – 1946) uskutočnil merania na vrchole Eiffelovej veže. Tieto merania však žiadne významné závery nepriniesli. Zrejme bolo potrebné ísť vyššie.
Mgr. Patrik Čechvala
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Táto práca bola podporená Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. APVV-18-0103.
