Космические лучи. Ускорители

Космические лучи – стабильные частицы и ядра атомов, зародившееся и ускоренные до высоких энергий где-то вне земного пространства [3].
Поскольку энергии частиц в космических лучах велики (от 106 эВ до 5∙1021 эВ), [3] то при рассмотрении законов их движения необходимо учитывать релятивистские поправки. Впервые корпускулярное космическое излучения наблюдалось в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле (рисунок 6).
Как известно, на заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца. С учетом малости силы тяжести, действующей на частицу, по сравнению с силой Лоренца, закон движения записывается следующим образом:
ddtmv=Zecv,B
(2.1)
чгде m=m01-v2c2-масса частицы, v-скорость частицы, c-скорость света, Ze- заряд, m0-масса покоя.
Поскольку сила Лоренца направлена перпендикулярно вектору скорости, работы она не совершает, а значит если магнитное поле постоянно, то скорость и масса частиц также неизменны, меняется только направление скорости

. Это означает, что в выражении (2.1) массу можно вынести из под знака производной, как константу:
mddtv=Zecv,B
(2.2)
Скорость частицы можно разложить на две составляющие (рисунок 7): перпендикулярную магнитному полю и параллельную ему.
Параллельная составляющая вектора скорости постоянная во времени, поэтому траекторией частицы является спираль радиуса R, этот радиус можно вычислить с помощью уравнения 2.2 спроецированного на ось, сонаправленную с направлением перпендикулярной составляющей скорости:
mddtv⊥=Zecv⊥B
Учтем, что производная в правой части, есть не что иное, как центростремительное ускорение:
ddtv⊥=aц=v⊥2R
Тогда,
p⊥cZt=BR,
(2.3)
p⊥-проекция импульса частицы на плоскость, перпендикулярную B.
Таким образом, с помощью измеренной кривизны отклонения частиц от прямолинейной траектории, можно определить их импульс.
С помощью космических лучей, а точнее с помощью содержащихся в них мюонов [3], экспериментально подтверждается релятивистский эффект замедления времени