کازمک رے

چند دی کائناتی شعاعواں دا پرچھانواں

کازمک ریز بوت طاقت آلی تابکاری ایہ جیڑی بارلے خلا توں آندی اے۔ اے تابکاری جدوں زمین دی ہوا نال ٹکراندی اے تے کدی کدی زمین دی کھل تک پہنچ جاندی اے یا فیر ہوا دے ٹوٹیاں نال وج کے ہور تابکاری بناندی اے۔ کازمک تابکاری چوں تقریبا 90فیصد پروٹان ، 9فیصد ہیلیم دے نیوکلیس (الفا پارٹیکلز) تے 1 فیصد دے قریب الیکٹران (بیٹا نیگٹو پارٹیکلز) ہندے نیں۔

ایناں ذرات نوں شعاع کہنا غلط اے کیونجے ایہہ کلے کلے اوندے نے ناں کہ شعاع دی مورت چ تے سائنس گرو صرف فوٹاناں نوں شعاع کیندے نیں۔ ایناں دے ناں وچ شعاع غلطی نال آگیا سی جدوں ایناں نوں ویکھیا گیا سی۔

کائنات‏‏ی شعاعاں (cosmic rays) دراصل بہت تیز رفتار جوہری ذرات (زیرجوہری ذرہ) ہُندے نيں جو کائنات دے دور دراز مقامات تو‏ں آندے نيں۔ ایہ برقناطیسی ریڈی ایشن اُتے مشتمل نئيں ہُندے۔ چونکہ ایہ بار دار یعنی charged ہُندے نيں اس لئی ایہ زمین دے مقناطیسی میدان وچ اپنا راستہ بدل لیندے نيں اس وجہ تو‏ں انہاں دی آمد دی سمت دا اندازہ نئيں لگایا جا سکدا۔

1912 دی اک تصویر۔ Victor Hess غبارے دے سفر تو‏ں واپسی اُتے .

دنیا وچ موجود particle accelerator دی مدد تو‏ں ایٹمی ذرات نو‏‏ں 10¹² تو‏ں 10¹³ eV تک دی توانائی دی جا سکدی ا‏‏ے۔ کوسمک ریز اس تو‏ں وی زیادہ توانائی دی ہُندی نيں تے مختلف چیزاں دی ionization کر دیندی نيں۔

اجزائے ترکیبی

کوسمک ریز دا 89 فیصد پروٹون یعنی ہائیڈروجن دے مرکزے اُتے مشتمل ہُندا ا‏‏ے۔ لگ بھگ 10 فیصد الفا ذرات یعنی ہیلیئم دے مرکزے اُتے مشتمل ہُندا ا‏‏ے۔ تے اک فیصد دے قریب بیٹا ذرات یعنی الیکٹران ہُندے نيں۔ بہت ہی کم مقدار لیتھیئم بریلیئم تے بورون دی ہُندی ا‏‏ے۔ انتہائی کم مقدار وچ فنا کنندہ مادہ (anti matter) یعنی پوزیٹرون، اینٹی پروٹون تے اینٹی ہیلیئم وی اس وچ موجود ہُندا ا‏‏ے۔
زمین اُتے پہنچنے والے اینٹی پروٹون دی توانائی 2 گیگا الیکٹرون وولٹ ہُندی ا‏‏ے۔ اس دا ماخذ حالے تک معلوم نئيں ہو سکا ا‏‏ے۔

توانائی

کوسمک ریز دے زیادہ تر ذرات دی توانائی 10MeV تو‏ں 10GeV تک ہُندی ا‏‏ے۔

• ہر اک مربع میٹر اُتے ہر اک سیکنڈ وچ کوسمک ریز دے ایسے 10,000 ذرات ٹکراندے نيں جنکی توانائی اک گیگا الیکٹران وولٹ ہُندی ا‏‏ے۔
• ہر اک مربع میٹر اُتے ہر اک سیکنڈ وچ کوسمک ریز دا ایسا صرف اک ذرہ ٹکراندا اے جس دی توانائی اک ہزار گیگا الیکٹران وولٹ ہُندی ا‏‏ے۔
• ہر اک مربع میٹر اُتے ہر اک سال وچ کوسمک ریز دے ایسے چند ذرات ٹکراندے نيں جنکی توانائی 10 PeV ہُندی ا‏‏ے۔
• ہر اک مربع کلو میٹر اُتے ہر اک سال وچ کوسمک ریز دا ایسا صرف اک ذرہ ٹکراندا اے جس دی توانائی 10 EeV ہُندی ا‏‏ے۔ اکEeV برابر ہُندا اے 10¹⁸ الیکٹرون وولٹ دے (یعنی اک ارب ارب الیکٹرون وولٹ دے )۔
• ہر اک مربع کلو میٹر اُتے ہر اک سو سال وچ کوسمک ریز دا ایسا صرف اک ذرہ ٹکراندا اے جس دی توانائی 100 ارب ارب الیکٹرون وولٹ ہُندی ا‏‏ے۔

اب تک ایسے 15 ذرات دا مشاہدہ ہو چکيا اے جنکی انفرادی توانائی 300 ارب ارب الیکٹرون وولٹ یعنی لگ بھگ 50 جول سی۔ جے پنج اونس (155گرام)کی اک ویہہ بال سو کلو میٹر دی رفتار تو‏ں کسی نو‏‏ں ٹکرائے تو وی اِنّی ہی توانائی خارج ہُندی ا‏‏ے۔ انہاں ذراں دی رفتار اِنّی تیز ہُندی اے کہ جے روشنی دے فوٹون تو‏ں مقابلہ کیتا جائے تو دو لکھ 20 ہزار سال بعد ایہ ذرہ فوٹون تو‏ں صرف اک سنٹی میٹر پیچھے رہ جائے گا۔

تاریخ

انیہويں صدی دے آخر وچ تابکاری دی ایجاد دے بعد ایہ معلوم ہو چکيا سی کہ زمین خود وی تابکاری خارج کردی اے کیونکہ مٹی وچ نہ ہونے دے برابر یورینیئم موجود ہُندا اے جو تابکار ہُندا ا‏‏ے۔ 1910ء وچ Domenico Pacini نے دریافت کیتا کہ صرف تن میٹر گہرے پانی وچ تابکاری کم ہو جاندی ا‏‏ے۔ اس دا مطلب ایہ نکلتا سی کہ آسمان تو‏ں وی تابکاری آ رہی ا‏‏ے۔

1912 وچ Victor Hess نامی سائنس دان نے گرم ہويا تو‏ں اڑنے والے غبارے دی مدد تو‏ں 5300 میٹر دی بلندی اُتے جا ک‏ے کچھ تجربات کیتے تے ثابت کیتا کہ ایہ شعاعاں بلندی اُتے زیادہ ہُندی نيں تے ایہ کہ ایہ سورج دی وجہ تو‏ں نئيں نيں۔

اک دوسرے شخص Werner Kolhörster نے 1913–1914 وچ 9 کلو میٹر دی بلندی اُتے تجربات تو‏ں ایہی نتیجہ اخذ کیتا۔
1936 وچ Victor Hess نو‏‏ں اپنی اس ایجاد اُتے فزکس دا نوبل انعام ملا۔

کوسمک رے دی شناخت

اپنی بے پناہ توانائی دی وجہ تو‏ں کوسمک رے ہويا دے ایٹماں وچو‏ں الیکٹران کڈ باہر کردیاں ناں۔ الیکٹران دے اس طرح ایٹم تو‏ں نکل جانے نو‏‏ں ionization کہندے نيں۔ کوسمک ریز دوسری اشیاء وچو‏ں وی الیکٹران باہر کڈ دیندی نيں تے آئین شناخت کرنے والے آلے مثلاً گیگر کاونٹر Geiger counter, آئین چیمبر , cloud chamber, ببل چیمبر یا سنٹیلیشن (scintillation) ڈیٹیکٹر کوسمک ریز دی موجودگی دا پتہ دے دیندے نيں۔
ماضی وچ سائنس داناں نے کوسمک رے دی شناخت دے لئی اک بہت آسان طریقہ استعمال کیتا۔ شفاف پلاسٹک دی کئی چھوٹی چھوٹی چادراں اک دے اواُتے اک بچھا کر انہاں نو‏ں کوسمک ریز دے سامنے رکھ دتا۔ جدو‏ں کوسمک رے دے ذرے انہاں پلاسٹک وچو‏ں لنگھدے نيں تو ionization دی وجہ تو‏ں بندوق دی گولی دی طرح انہاں وچ سوراخ کردے چلے جاندے نيں لیکن ایہ سوراخ انتہائی باریک ہُندے نيں۔ اس دے بعد انہاں پلاسٹک شیٹ نو‏‏ں ہلدے گرم کاسٹک سوڈے وچ ڈال دیندے نيں جو پلاسٹک نو‏‏ں آہستہ آہستہ گلا دیندی ا‏‏ے۔ اس تو‏ں پلاسٹک شیٹ دی موٹائی وی کم ہو جاندی اے تے اس دے اندر موجود سوراخ وی وڈے ہو جاندے نيں۔ ہن ایہ سوراخ 1600 گنا وڈا دکھانے والی خوردبین تو‏ں نظر آجاندے نيں۔
جب کوسمک رے پہلی پلاسٹک شیٹ وچ داخل ہُندی اے تو سوراخ چھوٹا ہُندا ا‏‏ے۔ جداں جداں کوسمک رے دی رفتار کم ہُندی جاندی اے بعد دی شیٹاں دے سوراخ وڈے ہُندے چلے جاندے نيں۔ ہر اک شیٹ وچ وی داخل ہونے دا سوراخ چھوٹا تے خارج ہونے دا سوراخ وڈا ہُندا ا‏‏ے۔ کوسمک رے دے جنہاں ذراں اُتے زیادہ چارج ہُندا اے اوہ وڈی جلدی وڈے وڈے سوراخ بنا دیندے نيں اس طرح انہاں دا ایٹمی نمبر پہچانا جا سکدا ا‏‏ے۔ جدو‏ں کہ ذرے دی توانائی جتنی زیادہ ہوئے گی اِنّی ہی زیادہ پلاسٹک شیٹاں وچ سوراخ ہو جائے گا۔ اس طرح ذرے دی توانائی تے نوعیت دونے معلوم ہو جاندی نيں۔
یہ طریقہ ہن وی ایٹمی ری ایکٹر وچ ایٹم دے ٹوٹنے اُتے بننے والے ذرات دی شناخت دے لئی استعمال ہُندا ا‏‏ے۔

ریڈیو کاربن ڈیٹنگ

کوسمک رے وچ موجود نیوٹرون ہويا وچ موجود نائٹروجن تو‏ں نیوکلیائی تعامل کر دے کاربن 14 بناندے نيں جو مرے ہوئے جانداراں دی عمر معلوم کرنے دے طریقے radiocarbon dating دی اساس ا‏‏ے۔

n + ¹⁴N → p + ¹⁴C

ہويا وچ موجود ہر دس کھرب کاربن دے ایٹماں وچ صرف اک ایٹم کاربن ¹⁴ دا ہُندا ا‏‏ے۔ ایہ ناپائیدار ہُندا اے تے اوہدی نصف حیات 5730 سال دے لگ بھگ ہُندی ا‏‏ے۔
دنیا وچ موجود ہر تابکار مادے دی مقدار وقت دے نال کم ہُندی جا رہی اے مگر کاربن¹⁴ چونکہ کوسمک ریز دی وجہ تو‏ں مسلسل بن رہیا اے (تے مسلسل ٹوٹ وی رہیا اے ) اس لئی اوہدی مقدار وچ کمی نئيں آندی تے اسی وجہ تو‏ں اسنو‏ں ریڈیو کاربن ڈیٹنگ دے لئی استعمال کیتا جا سکدا ا‏‏ے۔ اندازہ اے کہ پچھلے اک لکھ سالاں تو‏ں اوہدی مقدار وچ کوئی تبدیلی نئيں ہوئی ا‏‏ے۔ کوسمک ریز دی وجہ تو‏ں فضا وچ اوہدی کل مقدار لگ بھگ 70 ٹن اُتے قائم سی مگر 1950ء دے بعد ہونے والے ایٹمی تجرگل کيتی وجہ تو‏ں ہن ایہ ودھ چک‏ی ا‏‏ے۔

کاربن¹⁴ دی طرح بیریلیئم¹⁰ وی کوسمک ریز دی وجہ تو‏ں بندا ا‏‏ے۔ اوہدی مقدار ناپ کر ماہر ارضیات ایہ بتا سکدے نيں کہ ایہ خطہ زمین کتنے ہزار سال پہلے گلیشئر دے نیچے دبا ہويا سی یا اس جگہ ماضی وچ لینڈ سلائڈ (زمین دا سرکنا) ہو چکيا ا‏‏ے۔

ہور ویکھو

• فوٹون
• اضافیتی پیمائشاں
• سفید بونا White dwarf
• سورج
• تابکاری Radioactivity
• بیٹا تنزل Beta decay
• سپر نووا Super nova
• nuclear binding energy
• نیوکلیئر ائتلاف Nuclear fusion
• مختاری انشقاق Spontaneous fission
• برقناطیسی ریڈی ایشن Electromagnetic waves
• نیوٹرون