1. Kosmické
záření
Dalibor Nedbal
ÚČJF
nedbal@ipnp.troja.mff.cuni.cz
http://www-ucjf.troja.mff.cuni.cz/~nedbal/CR

2. Kosmické záření
‣ Kontakt:
Dalibor Nedbal
Ústav částicové a jaderné fyziky (ÚČJF)
Troja, A825
nedbal@ipnp.troja.mff.cuni.cz
‣ Web:
http://www-ucjf.troja.mff.cuni.cz/~nedbal/CR
Prezentace, odkazy, skripta

3. Kosmické záření
‣ Literatura
‣ S. Rosswog & M. Brueggen, Introduction to High-Energy Astrophysics, Cambridge
University Press, 2007
‣ C. Grupen, Astroparticle Physics, Springer-Verlag, 2005
‣ M. Longair, High Energy Astrophysics (Vol. 1, 2), Cambridge University Press, 1992
‣ T. K. Gaisser, Cosmic Ray and Particle Physics, Cambridge University Press, 1990
‣ D. Perkins, Particle Astrophysics, Oxford University Press, 2003
‣ Web
‣ M. Kachelriess, Lecture notes on high energy cosmic rays, 2008
‣ Z. Kuncic, Lecture Notes in High Energy Astrophysics

4. Motivace
‣ Co to je kosmické záření (KZ)
‣ Vysokoenergetické částice z vesmíru
‣ Původem ze Slunce (sluneční vítr) nebo mimo Sluneční
soustavu
‣ Zde budeme probírat extrasolární KZ
‣ Proč jej studovat?
‣ Jediná hmota z vnějšího vesmíru, kterou umíme “chytit”
‣ Nevysvětlený původ, způsob urychlení a šíření
‣ Umožňuje studovat nejenergetičtější procesy ve vesmíru

5. z´ˇen´ napˇ. objevem positronu, mionu, etc. Poˇ´tkem 50. let byly vybudov´ny prvn´
ar ı r ca a ı
urychlovaˇe na energie pˇesahuj´ ı GeV, ˇ´ z doˇlo k oddˇlen´ experiment´ln´ ˇ´sticov´
c r ıc´ cımˇ s e ı a ı ca e
fyziky od studia kosmick´ho z´ˇen´
e ar ı.
Přehled přednášky
V pades´t´ch letech se rovnˇˇ v´znamnˇ rozv´ ı radioastronomie. Radiov´ z´ˇen´
ay ez y e ıj´ e ar ı
umoˇnuje studovat nˇkter´ neterm´ln´ jevy v astrofyzice, jelikoˇ m˚ˇe vznikat jako syn-
zˇ e e a ı z uz
chrotronn´ z´ˇen´ energetick´ch ˇ´stic v mezihvˇzdn´m magnetick´m poli (viz odd´ 4.2
ı ar ı y ca e e e ıl
o synchrotronn´ z´ˇen´
ım ar ı).
1.3 Spektrum kosmick´ho z´ˇen´
e ar ı
Spektrum kosmick´ho z´ˇen´ (zn´zornˇn´ na obr. 1.5) m´ unik´tn´ vlastnosti, kter´ se
e ar ı a e e a a ı e
doposud nepodaˇilo spolehlivˇ vysvˇtlit:
r e e
‣
104
Flux (m2 sr GeV sec)-1
LEAP - satellite
Úvod
Proton - satellite
102 (1 particle/m2-sec) Yakustk - ground array
Haverah Park - ground array
Akeno - ground array
10-1
AGASA - ground array
Fly’s Eye - air fluorescence
10-4 HiRes1 mono - air fluorescence
HiRes2 mono - air fluorescence
‣
HiRes Stereo - air fluorescence
Historie
10-7 Auger - hybrid
Knee
10-10 (1 particle/m2-year)
‣
10-13
Fenomenologie 10-16
‣ Šíření KZ
10-19
FN
CE
10-22 Ankle
AL
RN
(1 particle/km2-year)
Te
LH
va
C
tro
(1
10-25
4T
n
(2
eV
Te
(1 particle/km2-century)
)
V)
‣
-28
10
Transport KZ v Galaxii 10
9
10
10
1011 1012 10
13
1014 10
15
10
16
1017 10
18 19
10 10
20
Energy (eV)
‣
Obr´zek 1.5: Spektrum kosmick´ho z´ˇen´ podle Kotera and Olinto (2011).
a e ar ı
Stáří KZ, spektrální index
‣ Urychlení
10
‣ Fermiho mechanismus
‣ Rázové vlny
‣ Supernovy

6. Přehled přednášky
‣ Zářivé procesy
‣ Záření pohybující se částice
‣ Synchrotronní, brzdné,
Čerenkovovo záření
‣ Spektrální signatura zdrojů KZ
‣ Studium elektromagnetického
záření zdrojů KZ
‣ Rázové vlny
‣ Supernovy

7. Přehled přednášky
‣ Praktické ukázky
‣ Hledání článků, zdrojů informací
‣ Hledání astrofyzikálních dat
‣ Zobrazení dat z různých experimentů a energetických oborů
pomocí DS9

8. Přehled přednášky
Radiové záření
RTG záření
Optické světlo

9. noise of 2.2 mJy. The source 3C 295 was observed for calibration, on November 11, 13, and
15, 2007.
Přehled přednášky
Taking into account a flux density for this source of 12.30 ± 0.06 Jy using the spectral
fit published by Ott et al. (1994), we derived a flux density of 56 ± 6 mJy at 2685 MHz for
RGB J0152+017. No significant variability was found in the radio data.
Spectral energy distribution

10. Přehled přednášky
‣ Interakce KZ
‣ Různé druhy interakcí podle energie
‣ Greisen Zatsepin Kuzmin limit
‣ Produkce VHE gama záření
‣ UHECR
‣ Možné způsoby vzniku
‣ Detekce

11. Přehled přednášky
‣ Zdroje kosmického
záření
‣ Supernovy
‣ Aktivní galaktická jádra
‣ Gama záblesky

12. Úvod
Základy astrofyziky

13. Jednotky
‣ parsek (pc)
‣ typický rozměr v astrofyzice
‣ vzdálenost, ze které je astronomická jednotka (AU) vidět
pod úhlem 1''
‣ CGS jednotky
‣ často používané
‣ 1 TeV = 1.602 erg
‣ B-pole Země ~ 1G
‣ B-pole mezihv. ~μG