Tia vũ trụ là gì?

Thế giới tự nhiên mở ra trước mắt ta một cảnh tượng muôn màu, muôn vẻ. Các tia từ khắp chốn trong không gian bắn về Trái Đất, đưa lại cho ta chiếc chìa khoá để khám phá bí mật của vũ trụ.

Trước khi đi vào tầng khí quyển của Trái Đất, những tia này gọi là tia vũ trụ sơ cấp. Chúng là những dòng hạt được cấu tạo nên hạt nhân nguyên tử của nhiều loại nguyên tố, trong đó chủ yếu là hạt nhân nguyên tử hyđô, chiếm khoảng 87%, tiếp đến là hạt nhân nguyên tử heli, chiếm 12%, ngoài ra còn có hạt nhân của các nguyên tử oxy, nitơ, sắt, coban, niken, cacbon, lithi, bari, bo, v.v. thậm chí có người còn khám phá được một số ít hạt nhân nguyên tử Urani.

Năng lượng bình quân của tia vũ trụ sơ cấp lớn hơn rất nhiều so với quang tử photon, tốc độ của nó tương đương với tốc độ ánh sáng. Chúng từ bốn phía bắn đến Trái Đất, trên diện tích 1 cm2 ở vùng biên của bầu khí quyển, mỗi giây có khoảng 1 tia vũ trụ sơ cấp xuyên qua.

Sau khi các hạt tia vũ trụ sơ cấp đi vào tầng khí quyển, chúng sẽ va chạm với hạt nhân nguyên tử trong các phân tử không khí, sinh ra các hạt cơ bản như điện tử, điện tử dương (positron), quang tử (photon), (meson), v.v. và mất đi rất nhiều năng lượng, nó trở thành tia vũ trụ thứ cấp.

Ngày nay nhiều nhà khoa học đều cho rằng tia vũ trụ sơ cấp được hình thành trong hệ Ngân hà. Những sao nơtron có từ trường mạnh và tốc độ tự quay nhanh và các sao biến quang cũng như những vụ nổ của các sao siêu mới đều có thể là nguồn sản sinh ra tia vũ trụ sơ cấp.

Các hạt của tia vũ trụ sơ cấp trong quá trình bay lơ lửng dài dằng dặc trong hệ Ngân hà, dưới tác dụng của từ trường giữa các ngôi sao và từ trường của các hằng tinh nó sẽ tăng tốc và nhận được nguồn năng lượng lớn, bay theo những quãng đường gấp khúc, quanh co, tích luỹ và phân bố khắp mọi nơi trong hệ Ngân hà.

Nghiên cứu tia vũ trụ không những liên quan mật thiết với nghiên cứu sự biến đổi và phát triển từ trường giữa các hằng tinh, hơn nữa tia vũ trụ cũng là những hạt cơ bản có năng lượng cao, đối với nghiên cứu vật lý các hạt nhân nguyên tử là vô cùng quan trọng. Những hạt cơ bản như điện tử dương và meson được phát hiện lần đầu khi nghiên cứu tia vũ trụ thứ cấp. Ngày nay người ta đã điều tra rõ Mặt Trời có lúc cùng phát ra tia vũ trụ năng lượng thấp. Các nhà khoa học nghiên cứu tác dụng của loại tia này đối với sự sống của các chất hữu cơ để đánh giá ảnh hưởng của nó đối với con người trong du hành vũ trụ.

Ngoài ra, vì tia bức xạ năng lượng cao có thể khiến cho nhân tế bào của sinh vật phát sinh biến đổi hoặc bị phá hoại, gây nên sinh vật biến dị, do đó tia vũ trụ đối với sự tiến hoá của các sinh vật trên Trái Đất và cân bằng sinh thái có một tác dụng to lớn. Thậm chí có người còn đưa ra dự đoán táo bạo và lý thú rằng: sự tuyệt chủng của loại khủng long trên Trái Đất có thể có liên quan đến ảnh hưởng của các tia vũ trụ do những vụ nổ của các siêu sao mới đột nhiên tăng lên mà gây ra.

Vì vậy sự khám phá và nghiên cứu tia vũ trụ đối với thiên văn học, vật lý học cũng như sinh vật học đều có ý nghĩa vô cùng quan trọng.