[科普中国]-超高能宇宙线

超高能宇宙线是整个广延大气簇射(EAS)能区或者把近代最强大的加速器还达不到的能区。

简介超高能宇宙线是指宇宙线中能量较高的部分。宇宙线的能量范围很宽，低能部分仅数千电子伏，高能部分己测量到每个核子高达1020eV，按有关理论估计最高能量可达每个核子1021ev，有人甚至提出可达1023eV1。

分类宇宙线能量高低是相对的，在不同场合所指能量值有很大差别。对太阳宇宙线来说，低于几十兆电子伏的称为低能宇宙线，高于这个值就称为高能太阳宇宙线。对银河宇宙线来说，通常拣个核子的能量高于109eV才称得上高能银河宇宙线。比这个能量低的称为低能银河宇宙线1。

研究历程
作为宇宙线成分中最为主要的核子，其起源问题依然没有角高能伽玛射线、高能中微子及极高能宇宙线的产生地点和相互间接探测暗物质粒子，研究宇宙演化和新物理学规律。

1912年，奥地利物理学家赫斯乘坐热气球，上升到5350多米的高空，在6小时飞行当中，通过对电离室中电流的测量，发现高空空气的电离率是地面的数倍，从而说明这种空气中的电离现象是由地球外边的“辐射”(后被称为宇宙线)所致.值得一提的是，1913-1914年，德国物理学家柯尔霍斯特重复了赫斯的实验，1914年的气球飞行竟达到了9000m的海拔高度，赫斯实验后来被人们认为是标志宇宙线发现的实验，高海拔及空间实验也从此与宇宙线研究结下了不解之缘2。

从宇宙线发现到20世纪50年代人将第一台同步加速器用于高能粒子物理实验之间的一个相当长的时间里，人们在宇宙线的研究中发现了许多基本粒子，带来了粒子物理学的飞速发展1。

研究现状长期以来，人们研究高能宇宙射线都是借助于探测器手段(观测切伦科夫光或荧光)，为了确定宇宙射线的能量和方位，需要在高海拔地区大面积的布设探测器(如西藏的羊八井)，费用高而且维护困难，探索新的宇宙射线探测技术一直是科学家的愿望。早在上个世纪六十年代人们就意识到，宇宙射线进入地球时会发生大气簇射，其次级粒子的衰变会产生正负电子对，当这些电子以近乎光速运动时，由于地球磁场所导致的同步辐射将产生微弱的电磁辐射，辐射能量落在20-100MHz的低频附近，表现为该波段一个纳秒级别无线电脉冲。所以，只要能够实现高时间分辨率的低频无线电观测并识别各种干扰信号，就有可能实现宇宙射线的无线电探测。这是因为所有的方法都是通过探测宇宙射线的次级效应来重建原初宇宙射线特性2。

本词条内容贡献者为:

任毅如 - 副教授 - 湖南大学