Regens van kosmische stralen worden voortdurend op de Aarde uitgestort. We kunnen er niet aan ontkomen, zelfs niet als we binnenshuis gaan zitten, want kosmische straling is in staat dwars door bakstenen en cement heen te dringen. Kosmische stralen zijn deeltjes met een ongelooflijke energie, die van buiten en van in ons zonnestelsel komen.
Hoewel ze stralen worden genoemd, lijken kosmische stralen niet op lichtstralen of hun tegenhangers met hogere energie, de X-stralen en gamma-stralen. Want dat zijn alle stralingen met een golfkarakter: elektro-magnetische golven. Kosmische straling daarentegen bestaan uit deeltjes. Ze hebben een hoeveelheid energie die vele malen groter is dan de energie die de mens zijn kunstmatig versnelde deeltjes kan geven. In Genève heeft men deze deeltjes al kunnen produceren met een energie van 30 000 miljoen elektron-volt. De energie van de kosmische straling wordt echter geschat tussen de 10 miljoen en triljoenen elektron-volt, dat is zo'n 100 miljoen maal rijker dan de mens ze kan produceren. Kosmische straling werd oorspronkelijk ontdekt in het begin van de 20ste eeuw toen wetenschappers proeven deden met X-stralen, radioactiviteit en elektrische ontladingen door gassen. Eén van de meetinstrumenten was de goudbladtelescoop: 2 dunne gouden blaadjes die, als er elektrische lading op aangebracht werd, elkaar afstoten en wijd uiteen gaan staan. Hoever ze uiteenstaan, hangt af van de lading die ze ontvangen hebben. De goudbladtelescoop was gewoonlijk geïsoleerd, zodat de lading op de goudbladen niet kon weglekken. Maar als hij geplaatst werd in een baan van X-stralen, of stralen van een blok radioactief materiaal, dan klapten de 2 bladen van de telescoop tegen elkaar. Dit gebeurde omdat de straling de lucht om de telescoop had geïoniseerd. De positieve lading werd van de negatieve lading gescheiden en de lucht werd in staat gesteld, door geleiding, de lading van de bladen te laten wegvloeien.
Als er weinig stralingsbronnen in de buurt zijn, gedraagt de lucht zich als een goede elektrische isolator. Maar het was geen perfecte isolator, want de bladen verloren geleidelijk hun lading. Hoe men ook probeerde deze platen te isoleren, toch bleven de plaatjes terug bij elkaar komen. Men vermoedde dat er een andere straling moest zijn. In 1910 begon men dus te zoeken naar een andere stralingsbron die zijn oorsprong buiten de atmosfeer van de Aarde zou hebben. In 1912 had men ontdekt dat de straling toenam met de hoogte, dus de gouden bladen van daarnet vielen nog sneller terug samen. Dit betekende dus dat de straling van buiten de Aarde moest komen, vandaar de naam kosmische stralen. Latere ballonproeven toonden aan dat de intensiteit tot een hoogte van 25 km gelijk was en daarna geleidelijk afnam tussen de hoogten van 25 tot 40 km. Daarna bleef de straling gelijk. Verdere experimenten toonden het doordringingsvermogen van de kosmische straling aan.
Het karakter van kosmische stralen
Deze experimenten bevestigen het feit dat de straling de Aarde bereikt vanuit de ruimte. Wat voor straling is het? Straling kan zowel uit golven, gamma-stralen of deeltjes bestaan. Toen bemerkte men, dat de intensiteit van de straling op zeeniveau verschilde naargelang de plaats van de meting. De straling die de Aarde bereikte was 10 maal sterker aan de polen dan aan de evenaar. Dit wil dus zeggen dat het aardmagnetisch veld deze straling afbuigt naar de polen. Als dit het geval was, dan moesten de stralen zich gedragen als geladen deeltjes. Uit de manier waarop ze zich afbogen, kon men bepalen dat ze positief geladen zijn. De kosmische stralingsintensiteit verschilt een beetje met dag en nacht. Zo weet men dat de kosmische stralen voor een deel van de zon komen en het andere merendeel van de straling komt ergens uit het zonnestelsel of erbuiten vandaan.
We hebben 2 soorten kosmische straling: secundaire en primaire stralen. De primaire stralen zijn de oorspronkelijke stralen die uit de ruimte komen en de bovenkant van onze atmosfeer raken. De secundaire stralen worden gevormd door de botsing van de primaire stralen met de atomen van onze atmosfeer. Het grootste deel van de kosmische stralen die de Aarde bereiken zijn secundaire stralen.
- Primaire stralen
De primaire stralen dringen normaal gezien door tot een hoogte van 15 kilometer en daar worden ze omgezet in secundaire stralen. Primaire stralen bestaan voornamelijk uit waterstofkernen (86%) en heliumkernen (13%), de overblijvende procent bestaat uit koolstof, calcium en ijzer. De meesten ervan bewegen zich voort met de snelheid van het licht.
De stralen komen tegen een gigantische snelheid tegen onze atmosfeer gebotst, meestal is die botsing zeer hevig. De stralen kunnen tot diep in het atoom dringen en dit volledig uit elkaar doen vallen. Daarbij kunnen zeer energierijke deeltjes worden uitgezonden.
- Secundaire stralen
Slechts weinig van de primaire stralen kunnen doordringen tot het aardopervlak. De secundaire straling bestaat uit een verzameling bonte deeltjes, die het resultaat is van een eindeloze schakering van wisselwerkingen. Ze bestaan deels uit hyperonen en mesonen, maar ook positronen en neutronen. Hieraan verbonden zijn de gamma-stralen en de X-stralen.
Een primaire kosmische straal kan een stroom van secundaire stralen produceren, waarvan de banen zigzaggend, als een soort bliksem, naar beneden lopen.
