අන්තරීක්ෂ කිරණ
(Cosmic Rays). විදුලිය ආරෝපණය වූ පරමාණුක අංශු ඈත අවකාශයේ හැම දිශාවකින් ම පෘථිවියේ වායුගෝලය මත වැටේ. මේ අංශු අන්තරීක්ෂ කිරණ නමින් හැදින්වේ. මේ කිරණ පෘථිවියේ වායුගෝලයට ඇතුලු වන විට වාත අණුවල න්‍යෂ්ටි හා සංඝට්ටනය වී, එම න්‍යෂ්ටි කැබලි කරමින්, න්‍යෂ්ටික පෘථක්කරණ (nuclear disintegrations) ඇති කරයි. ඒ හේතු කොටගෙන කිරණවල ස්වභාවය පෘථිවියේ වායුගෝලය තුළ දී සම්පූර්ණයෙන් ම වෙනස් වේ. පෘථිවි වායුගෝලය මතුපිටට වැටෙන විකිරණයට ප්‍රාථමික අන්රීක්ෂ විකිරණය යයි කියති. මෙසේ කියනුයේ වායුගෝලයේ සැලකිය යුතු ඕනෑ ම ගැඹුරක දී ඇතිවන ද්විතීයික විකිරණ යෙන් එය වෙන් කොට හඳුනාගනු පිණිසයි.
ඉතිහාසය. 1909 වන තෙක් අන්තරීක්ෂ කිරණ ඇති බවක් කිසිවෙක් නොසිතුයේය. 19 වැනි ශතවර්ෂයේ අවසානය වන විට, යුරේනියම් හා තෝරියම් වැනි විකිරණශීල ද්‍රව්‍ය පොළෝකබොල්ල මුලුල්ලේ ම ඉතා තුනී ලෙස විසිරී ඇති බව ජෝලි (Joly) හා පූල් (Poole) නමැති විද්‍යාඥයන් දෙදෙන පෙන්වා දී තිබිණ. ස්වභාවයෙන් ම විද්‍යුත් අසන්නායකයක් වන අවට ඇත්තාවූ වාතය යන්තමින් සන්නායක කරන අයනීකාරක (inising) විකිරණ මේ විකිරණශීල ද්‍රව්‍යවලින් පිටවේ. එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, විකිරණශීල ද්‍රව්‍යයක් සමීපයේ තැබූ ආරෝපති පරිවෘත (insulated) සන්නායකයක ආරෝපණය (charge) ඉන් නැතිවී යයි. පොළෝ මතුපිට කොතැනක දී වුවත් එබන්දක ආරෝපණය නැතිවී යන බව නිරීක්ෂණය කොට තුබූ බැවින්, මේ සිද්ධිය සිදුවන්නේ විකිරණශීල ද්‍රව්‍ය පොළෝකබොල්ල තුළ සෑම තැන ම ව්‍යාප්ත වී තිබීම නිසා විය යුතු යයි කවුරුත් සැලකූහ.
1909 දී ස්විට්සර්ලන්තයේ ගොකෙල් (Gokel) විසින් කිසිවකු බලාපොරත්තු නොවූ අන්දමේ සොයාගැනීමක් කරන ලදි. කිසියම් උපක්‍රමයකින් ස්ව ආරෝපණ තත්තවය පෙන්වීමට සලස්වන ලද්දාවූ පරිවෘත සන්නායකයක් සේ මූලික වශයෙන් සැලකිය හැකි විද්‍යුත් දර්ශකයක් බැලූනයකින් අඩි 14000ක් පමණ උඩට ගෙන ගිය ඔහු විද්‍යුත් දර්ශකය ඈත අහසේ දී වඩ වඩා වේගයෙන් විසර්ජනය වන බව සොයා ගත්තේය. මේ සොයා ගැනීම අයනීකරණ විකිරණ ආරම්භ වන්නේ පොළෝ කබොල්ලේය යන කල්පිතය හා එකග නොවීය. 1910 දී ගොකෙල්ගේ නිරීක්ෂණ ම යළිත් කර බැලූ ඕස්ට්‍රියානු ජාතික වික්ටර් හෙස් ඒවායේ වැරදි නිවැරදි බව පරීක්ෂා කරමින් පෙර වඩා බොහෝ ඉහළ අහසෙහි නිරීක්ෂණ පැවැත්වීය. අනතුරැව, ඉතා ඉහළ ඇති මේ කිරණ පොළොවෙන් පිටත දී ආරම්භ වේය යන කල්පිතය හෙස් විසින් සැකෙන් බියෙන් ඉදිරිපත් කරන ලදි. මිලිකන් (Millikan) හා ඔහුගේ සහකරුවන් විසින් කරන ලද තවත් පරීක්ෂණවලින් හෙස්ගේ කල්පිතය නිවැරදි බව නිසැකව ම ඔප්පු විය. අන්තරීක්ෂ කිරණ යන අර්ථවත් කොස්ටිස් රේස් යන්න භාවිතයට පැමිණ වූයේ මිලිකන්ය.
ප්‍රාථමික අන්තරීක්ෂණ කිරණ. පෘථිවි වායුගෝලය මතුපිටට වැටෙන විකිරණය ප්‍රාථමික අන්තරීක්ෂවිකිරණය යනුවෙන් හැදින්වෙන බව යට කියන ලදි. ප්‍රාථමික අන්තරීක්ෂ විකිරණයෙහි ඇති අංශු සංඛ්‍යාව පෘථිවියේ ධ්‍රැව අසල දී තත්පරයට වර්ග සෙන්ටි මීටරයට 2 පමණේ සිට සමකයහි දී 0.2 පමණ දක්වා වෙනස් වේ. නියමිත අක්ෂාංශයක දී මේ තීව්‍රතාව කාලයට අනුව සියයට එකකින් දහයෙන් පංගු කීපයකට වඩා වෙනස් නොවේ. පතිත වන අංශුවලට බිලියන් (ලක්ෂ කෝටි) ඉලෙක්ට්‍රෝන වෝල්ට කීපයක සිට අඩු ගණනේ බ.ඉ. වෝ. 108 දක්වා වූ ශක්තියක් තිබේ. (බි.ඉ.වෝ. 1=109=අර්ග 1.6 ×103; මේ හා සසඳා බැලීම පිණිස පැ.සැ. 30ක වේගයෙන් ගමන් කරන ප්‍රෝටෝනයකට අර්ග 1.5×106 ක ශක්තියක් ඇති බව සලකා බැලීම ප්‍රයෝජනවත් වේ.) මේ ශක්ති අන්තරය තුළ නියමිත යම් වටිනාකමට වැඩියෙන් ශක්ති ඇත්තාවූ අංශුවල සංඛ්‍යාව, ඒ ශක්තියේ වර්ගයට (දෙවැනි බලයට) වඩා ස්වල්පයක් කුඩා ප්‍රමාණයකට අනුව අඩුවේ. පතිත වන ප්‍රාථමික අංශුවල සංයුතිය සියලු ශක්තිවල දී ම ආසන්න වශයෙන් එක සමාය. ඉන් සියයට අනූවක් පමණ ප්‍රොටෝනවලින් හෙවත් හයිඩ්‍රජන න්‍යෂ්ටිවලින් ද දළ වශයෙන් සියයට 9ක් පමණ (ඇලfපා) අංශුවලින් හීලියම් න්‍යෂ්ටිවලින් ද සියයට එකක් පමණ ඊට වඩා බර න්‍යෂ්ටිවලින් ද සමන්විතය. යකඩවල න්‍යෂ්ටි තරම් බර න්‍යෂ්ටි ප්‍රාථමික විකිරණයේ ඇති බව සොයාගෙන ඇත. දළ නීතියක් වශයෙන්, ප්‍රෝටෝන: අංශු ඊට වඩා බර න්‍යෂ්ටි සමානුපාතය සියලු ම ශක්තිවල දී 100:10:1 වශයෙන් ගත හැකි ය. අන්තරීක්ෂ විකිරණයෙන් පෘථිවිය වෙත ගලා එන සම්පූර්ණ ශක්තිය වර්ග කිලෝ මීටරයට වොට් 20ක් පමණ වේ. මෙය තරු එළියෙන් ගලා එන තරමේ ශක්තියකි.
ද්විතීයික අන්තරීක්ෂ කිරණ: ප්‍රාථමික අන්තරීක්ෂ කිරණ මගින් ඇතිකරනු ලබන න්‍යෂ්ටික පෘථක්කරණවල දී, පහර වැදුණ න්‍යෂ්ටියේ කැබලි වීමත් සමඟ මෙසෝන නමැති අස්ථායී අංශු සංඛ්‍යාවක් සෑදී ප්‍රමාණයෙන් විවිධ වූ ශක්තීන්ගෙන් යුක්තව පැන යයි න්‍යෂ්ටි කැබලි වැඩි වශයෙන් නියුට්‍රෝනවලින් හා ප්‍රොටෝනවලින් ද අංශු කීපයකින් ද යුක්තය.
සෑහෙන තරම් ශක්ති සම්පන්න නම්, මේ කැබලි වාත අණුවල න්‍යෂ්ටි සමඟ සිදුකරන ද්විතීයික සංඝට්ටනවල දී තවත් මෙසෝන ද ඇති කරයි. ක්ෂය වන්නට පෙර න්‍යෂ්ටියක් හා සංඝට්ටනය වුවහොත් අස්ථායි මොසෝනවලට ද තිබේ. මේ ක්‍රමයෙන් න්‍යෂ්ටික අංශුවලින් යුත් ඇල්ලක් වැන්නක් වායුගෝලයේ මුදුනේ සිට පහළට වැඩී යයි. මෙයට සමහර විට න්‍යුක්ලියෝන ඇල්ල (nucleon cascade) යන නාමය දෙනු ලැබේ. න්‍යුක්ලියෝන ඇලි ඉතා වේගයෙන් වැඩී වායුගෝලයේ මුදුනට ඉතාමත් ආසන්න ප්‍රදේශයක දී උපරිමයකට පැමිණේ. මෙයින් පසු හැම සංඝට්ටනයක් පාසා ම පෘථක්කරණයෙන් උපදින අංශුවල ශක්තිය අඩුවන හෙයින් මේ ඇලි පෘථිවි පෘෂ්ඨය දක්වා ම පැමිණෙන තෙක් ක්‍රමයෙන් ක්ෂය වෙයි.
මේ න්‍යෂ්ටික පෘථක්කරණවලින් උපදින මෙසෝන වැඩි වශයෙන් (පයි) මෙසෝන නමැති වර්ගයට අයත්ය. මොසෝනයක් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් මෙන් 270 වාරයක් පමණ හෙවත් ප්‍රෝටෝනයකින් 1/7 පමණ බර ඇත්තාවූත් ධන හෝ සෘණ හෝ උදාසීන හෝ වශයෙන් ආරෝපිත විය හැකි වූත්, එහෙයින් පිළිවෙළින් + -හා 0 යන සංකේත මගින් හඳුන්වනු ලබන්නාවූත් අංශුය. ආරෝපිත මෙසෝනයක ආයුෂ කාලය තත්පර 2.5 ×10-8 පමණ වේ. ආරෝපිත මෙසෝනය ඉලෙක්ට්‍රෝන 205ක් පමණ බර ඇති තවත් මොසෝන වර්ගයක් වූ (ම්‍යු) මොසෝනයක් ද ගණන් නො ගත යුතු තරම් සුලු ස්කන්ධයකින් යුත් නියුට්‍රිනෝ නමැති නිෂ්ක්‍රීය උදාසීන අංශුවක් ද බවට ක්ෂය වේ. එහෙත් ක්ෂය වීමට පෙර මෙසෝනය න්‍යෂ්ටියක් හා ගැටුණොත් න්‍යෂ්ටික පෘථක්කරණයක් සිදුකරයි.
පරමාණුක අංශුවල ආයුෂකාලය සම්බන්ධයෙන් මතක තබාගත යුතු වැදගත් කරුණක් නම් සාමාන්‍යයෙන් දක්වනු ලබන සංඛ්‍යා, ආශීඝ්‍ර අංශු පිළිබඳව කළ මිනුම් ආශ්‍රිත ඒවා බවයි. එහෙත් අයින්ස්ටයින්ගේ සාපෙක්ෂතාවාදයට අනුව, ආලෝකයේ ප්‍රවේගයට ආසන්න වේගයකින් ගමන් කරන ශක්ති සම්පන්න අංශුවක් ඊට වඩා වැඩි කාලයක් ජීවත්වන්නාක් මෙන් අපට පෙනී යයි.
සෙසු මෙසෝන හා සසදා බලන විට මෙසෝනයට තත්පර 2 ×106 පමණ වූ දීර්ඝ ආයුෂ කාලයක් ඇත. එය ක්ෂය වීමෙන් උපදින්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් හා නියුට්‍රිනෝ දෙකකි. මෙසෝනය මෙන් නොව පදාර්ථ සමග අතිශයින් ම දුර්වල අන්‍යෝන්‍ය ක්‍රියාවක් ඇති මෙසෝනයට කිසි ම ප්‍රතිඵලයක් නූපදවමින් පරමාණුක න්‍යෂ්ටියක් තුළින් ඉඳුරා යාහැකිය. ශක්ති සම්පන්න මෙසෝනයක් පදාර්ථ තුළින් යන විට එහි ශක්තිය හීන වන්නේ සම්පූර්ණයෙන් ම වාගේ අයනීකරණය නැමැති ක්‍රියාවලිය කරණකොටගෙනය. අයනීකරණය යනු පදාර්ථ තුළින් ගමන් කරන ආරෝපිත අංශුවක් මග දිගේ ඇති අණුවලින් හා පරමාණු වලින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවතට ගසා ලීමෙන් ඒවා ආරෝපිත කිරීමේ ක්‍රියාවලියයි. ආරෝපිත අණු හා පරමාණු අයන නමින් හැදින්වේ. අනෙක් ක්‍රම හා සසදා බලන කල, අයනීකරණය ශක්තිය හීනවීමේ ආශීඝ්‍ර ක්‍රියාවලියකි. නිදසුනක් දක්වතොත් රසදිය සෙමී 76ක පීඩනයක් ඇති වාතයෙහි, වේගවත් ආරෝපිත අංශුවකින් අයනීකරණය නිසා වන ශක්ති හානය සෙන්ටිමීටරයකට බි.ඉ.වෝ. 3 ×10-6 තරම් වන අතර, ඊයම් වැනි ඝනත්වය වැඩි මාධ්‍යයක දී එම හානිය සෙන්ටිමීටරයකට බි.ඉ.වෝ. 1.4 ×10-2 පමණ වේ. එබැවින් බි.ඉ.වෝ. කීපයක ශක්තිය ඇති මෙසෝනයකට ඉතා ඝන පදාර්ථ තට්ටු විනිවිද යෑමට පිළිවන. පෘථිවි වායුගෝලය මුදුනේ ජනිත වූ ශක්තිමත් මෙසෝනයක් මුළු මහත් වායුගෝලය හරහා පෘථිවි පෘෂ්ඨයට ලඝාවීමේ දී අයනීකරණය නිසා ඉන් නැති වන්නේ බි.ඉ. වෝ. 3ක් තරම් වූ ශක්තියක් පමණක් බව මීට නිදසුනකි.
මෙසෝනයේ නිෂ්ක්‍රියයතාවත් එහි ප්‍රතිඵලයක් වන විනිවිද යාමේ හැකියාවත් නිසා, නියුක්ලියෝන ඇල්ල හිනාවෙද්දී ස්වරෑපය රැකගෙන අන්තිමේ දී පෘථිවි පෘෂ්ඨයට ළගාවන අංශු වැඩි කොට ම මෙසෝනයි. පෘථිවි කබොල්ල විනිවිද යන මේ මෙසෝන, ගැඹුරුතම පතල්වල දී ද ගැඹුරුතම ජලපතුල් හි දී ද හමු වී තිබේ.
මෘදු" සංරචකය (component) හා දෘඪ" සංරචකය: න්‍යෂ්ටික පෘථක්කරණවල දී ආරෝපිත මෙසෝන සමඟ ඇතිවන උදාසීන මෙසෝන ද වායුගෝලයේ ද්විතීයික අන්තරීක්ෂ විකිරණයෝ වර්ධනය සම්බන්ධ ව වැදගත් කාර්‍ය්‍යයක් ඉටු කරයි. උදාසීන මෙසෝනයකට ඇත්තේ තත්පර 10–16 තරම් වූ අතිශයින් කෙටි ආයුෂකාලයකි. එය ශක්තිමත් (ගැමා) කිරණ දෙකක් බවට පෙරළේ.
කිරණය කවුරුත් දන්නා ගුවන් විදුලි තරංගවලට හා ආලෝක තරංගවලට මූලික වශයෙන් සමාන ස්වභාව ඇත්තකි. එක ම වෙනස ඒවාට වඩා කිරණ ශක්තිසම්පන්න වීමයි. න්‍යෂ්ටියක් සමීපයේ පවත්නා බලවත් වද්යුත් ස්ථිතික ක්ෂේත්‍රයෙහි දී ශක්තිමත් කිරණයකට ඉලෙක්ට්‍රෝන - පොසිට්‍රෝන යුග්මයක් හැටියට පදාර්ථරූපී විය හැකි ය. මේ ඉලෙක්ට්‍රෝන - පොසිට්‍රෝන යුග්ම ද ශක්තිමත් ඒවායි. අනික් අංශු හා සසදා බලන කල ඉලෙක්ට්‍රෝන හා පොසිට්‍රෝන ඉතා සැහැල්ලු අංශුය. ඒ නිසා පරමාණුක න්‍යෂ්ටියක් සමීපයෙන් යන වේගවත් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් හෝ පොසිට්‍රෝනයක් න්‍යෂ්ටියේ විද්‍යුත් ස්ථිතකි ක්ෂේත්‍රය මගින් චණ්ඩ ත්වරණයකට භාජනය කෙරෙයි. පරමාණුක අංශුවල චලිතය විස්තර කරන ක්වෝටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවට (Quantum Mechanics) අනුව එකම කිරණයක් පිට කිරීමෙන් තම චාලක ශක්තියෙන් විශාල කොටසක් හිටි හැටියේ ම නැතිකර ගැනීමට ත්වරණය වූ ආරෝපිත අංශුවකට පිළිවන. මේ ක්‍රියාවලිය විස්තර කරන බ්‍රෙම්ස්ෂ්ට්‍රාලුං" යන ජර්මන වචනයෙන් එය හඳුන්වනු ලැබේ. බ්‍රෙම්ස්ෂ්ට්‍රාලූං වැදගත් වන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝන හා පොසිට්‍රෝන වැනි සැහැල්ලු අංශු සම්බන්ධව පමණි. කිරණ පදාර්ථරූපී වීමෙන් ඇතිවන ශක්තිමත් ඉලෙක්ට්‍රෝන හා පොසිට්‍රෝන බ්‍රෙම්ස්ෂ්ට්‍රාලූං මගින් තවත් කිරණ ඇති කරයි. මේ කිරණ නැවතත් ඉලෙක්ට්‍රෝන - පොසිට්‍රෝන යුග්ම බවට පදාර්ථරූපී වීමෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඇල්ල නමැති අනෙක් වර්ගයක ඇල්ලක් වායුගෝලයේ වැඩී යයි. ඇල්ල වැඩී යෑමේ දී ඇතිවන හැම ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ පොසිට්‍රෝන පරම්පරාවක් පාසා ම ඒවායේ ශක්තිය අනුක්‍රමයෙන් පිරිහී යන හෙයින් මේ අංශ්‍ුවලින් බ්‍රෙම්ස්ෂ්ට්‍රාලූං මගින් පිටකරන කිරණ පදාර්රූපී වීමට නොහැකි තරම් ශක්ති හීනව ගිය විට ඇල්ල වැඩී යෑම නවතී.
අන්තරීක්ෂ විකිරණයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන-පොසිට්‍රෝන සංරචකයට "මෘදු" සංරචක යයි කියති. එසේ කියන්නේ මේ අංශුවලට ඝන පදාර්ථ විනිවිද යා නොහැකි බැවිනි. ඒවායේ ශක්තිය ප්‍රෙම්ස්ෂ්ට්‍රාලූං මගින් ශීඝ්‍ර ලෙස නාස්ති වී යයි. එබැවින් ඊයම් සෙමී. 10කින් මේ අංශු සම්පූර්ණයෙන් ම වාගේ අව‍ශෝෂණය කරනු ලැබේ. අන්තරීක්ෂ විකිරණයේ , ඊයම් සෙමී. 10ක් විනිවිද යා හැකි කොටසට දෘඪ" සංරචක යයි කියනු ලැබේ.
වායුගෝලයේ මුදුනෙහි දී ශුන්‍යයෙන් පටන් ගන්නා මෘදු සංරචකය පොළොව අතට වැඩි යමින් අඩි 65,00ක් තරම් උසක දී උපරිම තීව්‍රතාවකට පැමිණේ. මුහුදු මට්ටමේ දී මෘදු සංරචකයෙහි තීව්‍රතාව එහි උපරිම අගයෙන් සියයෙන් එකකට වඩා අඩුය.
අන්තරීක්ෂ විකිරණයේ මුළු තීව්‍රතාව, එනම් දෘඪ හා මෘදු සංරචක දෙකේ ඓක්‍යය වායුගෝලයේ මුදුනේ සිට පොළොව දෙසට වැඩිවී අවුත් රසදිය සෙමී. 7ක පමණ පීඩනයට සරිලන උසක දී එනම් අඩි 70,000ක් පමණ උඩ දී - ප්‍රාථමික තීව්‍රතාව මෙන් තුන් හතර ගුණයක උපරිමයකට පැමිණේ. මින්පසු පොළෝ මට්ටම දක්වා පැමිණෙත් ම පූර්ණ තීව්‍රතාව ක්‍රමයෙන් අඩුවේ. මුහුදු මට්ටමේ දී මුළු තීව්‍රතාව උපරිමයේ දී තිබෙන තීව්‍රතාවෙන් පනහෙන් එකක් පමණ වේ. උපරිම යේ දී , දෘඪ සංරචයේ තීව්‍රතාව මුලු තීව්‍රතාවෙන් පහෙන් එකක් පමණ වේ. එහෙත් මුහුදු මට්ටමේ දී තීව්‍රතාවෙන් තුන්කාලක් දෘඪ සංරචකයෙන් ද, එක් කාලක් පමණක් මෘදු සංරචකයෙන් ද යුක්ත වේ. මුහුදු මට්ටමේ දී මුළු තීව්‍රතාව මිනිත්තුවට, වර්ග සෙන්ටිමීටරයට අයනිකරණ අංශු එකක් පමණ වේ. මුහුදු මට්ටමේ දී දෘඪ සංරචයෙන් සියයට 95කට වැඩි ප්‍රමාණයක් මොසෝනවලින් සමන්විතය. සෙස්ස ප්‍රෝටෝන, නියුට්‍රෝන හා ළඟපාත සිදුවූ න්‍යෂ්ටික පෘථක්කරණවලින් ඉපදුණු මෙසෝන කීපයක් ද යන මෙයින් යුක්තය.
අක්ෂාංශ ආවරණය (The Latitude Effect): අවකාශයේ ඉතා ඈත දී, පෘථිවි චුම්බක ක්ෂේත්‍රයේ පරාසයෙන් (range) පිටත දී, අන්තරීක්ෂ විකිරණය සාර්වදිශ ( isotropic) ය. එහි දී අන්තරීක්ෂ විකිරණයේ තීව්‍රතාව සියයෙන් එකකින් දහයෙන් පංගු කීපයක් ඇතුළත නියතය. පෘථිවියේ වායුගෝලයට ළඟාවන අංශු පෘථිවි චුම්බක ක්ෂේත්‍රය මගින් අපගමනය කරනු ලැබූ (deviated) ඒවාය. චුම්බක වර්ණාවලි දර්ශකයක් මෙන් ක්‍රියා කරන මේ ක්ෂේත්‍රය වෙනස් මංවලට යොමු කරයි. පෘථිවියේ ධ්‍රැව අක්ෂය දිගේ පෘථිවියට ළඟාවන අංශු පෘථිවි චුම්බක බල රේඛා එල්ලේ ගමන් කරන බැවින් අපගමනය නොවේ. සමක තලය එල්ලේ ගමන් කරන අංශු පෘථිවියේ චුම්බක බල රේඛාවෙන් සෘජුකෝණාකාරව කපායන හෙයින් උපරිම අපගමනයකට ලක්වේ. පෘථිවියේ චුම්බක ක්ෂේත්‍රය තුළ ආරෝපිත අංශුවල චලිතය පිළිබඳ ප්‍රශ්නය පළමුවැනි වරට විසදන ලද්දේ ෂ්ටර්මර් (Stoermer) විසිනි. යම්කිසි අංෂාංශයක දී එක්තරා අවධි (critical) ශක්තියකට වඩා අඩු ශක්ති සහිත අංශු, පෘථිවි වායුගෝලයට ළගාවීමෙන් වැළැක්වීම පෘථිව චුම්බක ක්ෂේත්‍රයේ ආවරණය බව ඔහු පෙන්විය. මේ අවධි ශක්තිය ධ්‍රැවවල දී ශුන්‍යය වන අතර, සමකයේ දී ප්‍රෝටෝනවලට බි.ඉ.වෝ. 8ක් ද අංශුවලට බි.ඉ.වෝ. 16ක් ද පමණ වූ අගයක් බවට වැඩිවේ. ප්‍රාථමික අන්තරීක්ෂ කිරණයේ තීව්‍රතාව ධ්‍රැවවල දී තත්පරයට වර්ග සෙන්ටිමීටරයට 2ක් පමණ වන අතර සමකයේ දී 0.2 ක් පමණ වන තෙක් ඇති වෙනස්වීම් මේ අනුව පැහැදිලි කරනු ලැබේ.
අන්තරීක්ෂ කිරණ අන්වේෂණ සඳහා සාමාන්‍යයෙන් භාවිත කරන උපකරණ: අන්තරීක්ෂ විකිරණය පිළිබඳ මුල් අන්වේෂණ කරන ලද්දේ අයනීකරණ කුටීරවල (chambers) ආධාරයෙනි. අයනීකරණ කුටීරයක් වනාහි ඇතුළත ලෝහ කූරු දෙකක් සවි කළ වාතයෙන් පිරුණු භාජනයකි. කුටීරය තුළ ඇති වාතය ස්වල්ප වශයෙන් සන්නායක කළ විට ලෝහ කූරු අතරේ පවත්වා ගනු ලබන විශාල විද්‍යුත් විභව අන්තරයක් (potential difference) නිසා කුටීරය හරහා විද්‍යුත් ධාරාවක් ගලා යයි. විද්‍යුත් මානවලින් මනිනු ලබන මේ ධාරා, කුටීරය තුළින් යන අයනීකරණ විකිරණයේ මුළු තීව්‍රතාව හඟවයි.
තනි තනි පරමාණුක අංශු ගණින්නට පිළිවන් ගයිගර්ගණකය (Geiger counter) නිපදවීමත් සමග අන්තරීක්ෂ විකිරණ පිළිබඳ අන්වේෂණයන්හි විශාල දියුණුවක් ඇතිවිය. ගයිගර්ගණකය මූලික වශයෙන් සමන්විත වනුයේ හිස් ලෝහ නළයකින් හා මධ්‍ය අක්ෂය එල්ලේ අදින ලද සිහින් ලෝහ කම්බියකිනි. මේ කම්බිය නළයෙහි නොවදින අයුරු පරිස්සමෙන් පරිවෘත කොට ලබන විශාල විභව අන්තරයක් කම්බිය අවට අධිකතර විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් ඇති කරයි. ආරෝපිත අංශුවක ගමන නිසා කම්බියත් නළයත් අතර අවකාශයෙහි ඇතිවන අයන මේ බලවත් විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය කරණ කොටගෙන ත්වරණයට භාජන වී, තවත් අයන ඇති කළ හැකි තරම් විශාල වේග ඇති කරගනි. ශීඝ්‍ර ලෙස අයන බෝවීමක් මෙසේ ඇතිවී, නළයත් කම්බියත් අතර ඇසිල්ලකින් ම විද්‍යුත් උල්ලෝලයක් සෑදේ. එයින් ඇතිවන ධාරාව එක් එක් විසර්ජනයක් මාපකයක ලකුණු කිරීමේ උපක්‍රමයක් ක්‍රියා කරවනු පිණිස යොදාගනු ලැබේ. ආරෝපිත අංශුවේ ගමන් මාර්ගය හැදින ගනු ලබන්නේ මේ අයුරිනි. ගයිගර්ගණකය අංශු ගණන් කරනු විනා ඒවා වෙන් වෙන් වශයෙන් හඳුන්වා නොදක්වයි.
ආරෝපිත පරමාණුක අංශුවක් ගමන කරන පථය ඡායාරූපයට ගැනීමට උපකරණයක් සී.ටී. ආර්. විල්සන් විසින් නිපදවන ලදි. එම උපකරණය දැන් විල්සන් වලාකුටිරය නමින් හැදින්වේ. මේ උපකරණය අපූරු මූලධර්මයක් පදනම් කොට ඇත්තකි. ජල වාෂ්පයෙන් සංතෘප්ත වූ වාතයෙහි උෂ්ණත්වයේ කිසියම් අඩුවීමත් ඇති වුවහොත්, අතිසන්තෘප්ත (supersaturated) අවස්ථාවක් ඇති වේ. එහෙයින්, වාෂ්පය ඝනවීම සඳහා වාතයෙහි සුදුසු ආධාරක තිබුණහොත් ඉතා සියුම් බිඳුවලින් සෑදුණු මීදුමක හෝ වලාකුළක හෝ ආකාරයෙන් ජලය අවක්ෂේප (precipitate) වෙයි. සමාන්‍යයෙන් ආධාරක වශයෙන් ක්‍රියා කරන්නේ ධූලි අංශුය. එහෙත් ධූලි නැති විට, වාතයේ ඇති අයන පවා ඒ සඳහා ප්‍රමාණවත්ය. මේ දෙවර්ගය ම නැතිවිට, ශීත වීම අතිශයින් දැඩි වුවහොත් විනා, අවක්ෂේපණය සිදු නොවේ. ජල වාෂ්පයෙන් සංතෘප්ත වූ වාතය, සුනම්‍ය පටලයකට සම්බන්ධ කළ කුඩා පිස්ටනයක් මුදා හැරීමෙන්, ක්ෂණයෙකින් වැඩි කළ හැකි පරිමාවක් ඇත්තා වූ සුදුසු කුටීරයක ඇවුරුවහොත්, ප්‍රසාරණය (expansion) නිසා ඇතිවන සිසිල් වීමෙන් කුටීරය තුළ අතිසංතෘප්ත අවස්ථාවක් ඇති කළ හැකිය. කුටීරය හොදින් පිරිසිදු කොටෙ සියලුම ධූලි අංශු අස් කළහොත් ඝනීභවනය සිදුවන්නේ අයන මත පමණි. ප්‍රසාරණය වන මොහොතෙහි දී කුටීරය තුළ වූ හැම අයනයක පිහිටීම, හැම දිය බිදුවක් ම පෙන්වන ප්‍රබල ආලෝකයක් මගින් දැක ගැනීමට සැලැස්සිය හැකි ය. එබැවින් කුටීරය හරහා අයනීකරණ අංශුවක් ගිය වහා ම ප්‍රසාරණය සිදු කළහොත්, අංශුවේ පථය දිගේ සූදෙන අයන මත ඇතිවන ඝනීභවනය කරණකොට‍ගෙන මේ පථය දැක්ක හැකිවේ.
වලාකුටීරයකට ඉහළින් හා පහළින් ගයිගර් ගණක ගොන්න බැගින් තබා, ඉහළ ගොන්නෙන් එකක් ද පහළ ගොන්නෙන් එකක් ද එකවර විසර්ජනය වීම හේතුකොගෙන කුටීරයේ ප්‍රසාරණය ඇරඹෙන පරිදි ඉලෙක්ට්‍රෝනික පරිපථ සකස් කිරීමෙන්, අන්තරීක්ෂ විකිරණ අංශුවක් සැකසූ උපකරණය තුළින් යන විට පමණක් ප්‍රසාරණයක් ඇති කිරීමට පුලුවන. ගණකපාලිත (counter-controlled) වලාකුටීරය නමින් දන්නා එබඳු උපකරණ ඇටවුමක් පළමුවෙන් භාවිත කරන ලද්දේ පී. ඇම්. ඇස්. බ්ලැකට් විසිනි. එපමණක් නොව, බලවත් චුම්බකයක ධ්‍රැව වලාකුටීරය තැබුවහොත් චුම්බක ක්ෂේත්‍රය නිසා පථයේ ඇතිවන වක්‍රතාව පිහිට කොට ගෙන අංශුවේ ආරෝපණයේ සලකුණ හා එහි ගම්‍යතාව ද නිගමනය කළ හැක.
අන්තරීක්ෂ කිරණ ද ඒවා හා පදාර්ථ අතර ඇතිවන අන්‍යෝන්‍ය ක්‍රියා ද අධ්‍යයනය කිරීම පිණිසත් ඉතා ප්‍රබල ආයුධයක් වශයෙන් පසුගිය අවුරුදු පහළොහ තුළ ඡායාරූප තෛලෝදය (emulsion) දියුණු කොටගෙන තිබේ. ආරෝපිත අංශුවක් සාමාන්‍ය ඡයාරූප තෛලෝදයක් තුළින් යන විට, එම මාර්ගය දිගේ තිබෙන සිල්වර් බ්‍රෝමයිඩ් කණිකා වඩවා ගත හැකි (ඩිවලොප් කළ හැකි) බවට පත් කිරීමේ සාමර්ථ්‍යයක් එම අංශුවට ඇත. එබැවින්, තහඩුව පුරුදු පරිදි වඩවා ගත් විට, අණ්වීක්ෂයෙන් දැකිය හැකි කළු කණිකා පේළියක් අංශුව ගිය මාර්ගය දිගේ ඇති වේ. එසේ වුවත් ඡායාරෑප ශිල්පය සඳහා භාවිත වන සාමාන්‍ය තෛලෝදවල මේ පථ ලාඤ්ඡන මාත්‍රව පවතින හෙයින් ද අවිනිශ්චිත හෙයින් ද ප්‍රමාණාත්මක මිනුම් සඳහා ඒවා අයෝග්‍යය. තෛලෝදයේ සිල්වර් බ්‍රෝමයිඩ් කණිකාවල සාන්ද්‍රණය දස ගුණයකින් පමණ වැඩි කළහොත් එම පථ වඩා පැහැදිලි කළ හැකි බව ද ප්‍රමාණාත්මක මිනුම්වලට යෝග්‍ය කොට ගත හැකි බව ද කැනඩාවේ දී පය්‍ර්‍යෙෂණ පැවැත්වූ ඩෙමස් විසින් පෙන්වන ලදි. මේ වර්ගයේ අතිශයින් විශ්වාසදායක වූ ද සංවේදී වූ ද තෛලෝද ප්‍රසිද්ධ ඡායාරූප ශිල්පී සමාගම් විසින් දැන් නිපදවනු ලැබේ. මේ තෛලෝදවල සටහන් වූ ආරෝපිත අංශුවක පථය දිගේ ඇති කණිකාවල එකිනෙකට කිට්ටු බව හෙවත් කණිකා ඝනත්වය ද පථයේ ඇදය හෙවත් ප්‍රකිරණය ද පථය සම්බන්ධ අනෙක් පරාමිති ද මැනීමෙන්, පථය ඇති කිරීමට හේතු වූ අංශුවේ ස්කන්ධය, ශක්තිය හා ආරෝලණයේ විශාලත්වය නිර්ණය කළ හැකිය. පරමාණුක අංශුවල පථ පිළිබඳ මිනුම් සඳහා සියුම් උපකරණයක් බවට මේ ශිල්ප ක්‍රමය දියුණු වූයේ වැඩි වශයෙන් ම සී. එfප්. පවල් නිසාය.
අන්තරීක්ෂ කිරණ පිළිබඳව දැන් කෙරෙන දේ: වර්තමාන අන්තරීක් කිරණ පර්යේෂණ සමාන්‍යයෙන් වර්ග දෙකකට බෙදිය හැක. එනම්. (1) ප්‍රධාන වශයෙන්, න්‍යෂ්ටික පෘථක්කරණ හා එහි ඵල පිළිබඳ අත්හදා බැලීම් ද (2) අන්තරීක්ෂ විකිරණවල මූලාරම්භය හා විශ්වගත සිද්ධීන් සමග ඒවායේ සම්බන්ධකම් පිළිබඳ අත්හදා බැලීම් ද යනුවෙනි.
පළමුවැනි වර්ගයේ පර්යේෂණ දැන් දැන් වැඩි වශයෙන් කෙරෙනුයේ නවීන අංශු ත්වරණ යන්ත්‍ර මාර්ගයෙනි. බි. ඉ. වෝ. දහය පමණ දක්වා ශක්ති සහිත ආරෝපිත අංශු ඇති කිරීමට මේ යන්ත්‍රවලට පිළිවන. එහෙත් බි. ඉ. වෝ. 10 ට වඩා වැඩි වූ ඉතා විශාල ශක්ති අවශ්‍ය වන අන්‍යෝන්‍ය ක්‍රියාවන් සඳහා නම් තවමත් එක ම ප්‍රභවස්ථානය අන්තරීක්ෂණ විකිරණයයි. ඉලෙක්ට්‍රෝන ස්කන්ධ 966ට ස්වල්පයක් අඩුවැඩි විය හැකි ස්කන්ධ ඇත්තා වූ ද සමූහ වශයෙන් ගෙන බර මෙසෝන නමින් හඳුන්වන්නා වූ ද ප්‍රෝටෝන හා මෙසෝන බවට ක්ෂය වන්නා වූ ද හයිපරෝන නමින් දන්නා තවත් අස්ථායී අංශු ද මේ ශක්තිමත් අන්‍යෝන්‍ය ක්‍රියාවල දී සෑදේ. මේ අංශුවල ඉපදීමත්, ස්කන්ධත් අන්‍යෝන්‍ය ක්‍රියාත් සම්පූර්ණ ලෙස විභාග කිරීම මේ අත්හදා බැලීම් බොහොමයක අදහසයි. න්‍යෂ්ටිය පිළිබඳ රහස් අනාවරණය කිරීමට මේ අධ්‍යයන අතිශයින් උපකාරි විය හැකියි.
මේ කිරණයන්ගේ මූලාරම්භය තත්වාකාරයෙන් වටහා ගැනීමේ දී ප්‍රාථමික අන්තරික්ෂ විකිරණයේ නියම සංයුතිය මූලික වැදගත්කමක් ඇති කාරණයකි. ප්‍රාථමික අන්තරීක්ෂ විකිරණයේ ඇති විවිධ රසායනික මූලද්‍රව්‍යවල බහුලතාව වර්ණාවලීක්ෂයේ පිහිටෙන් සූර්‍ය්‍යයා හා තාරකා පරීක්ෂා කොට බැලීමෙන් නිගමනය කොට තිබුණා වූ, විශ්වය සෑදී තිබෙන පදාර්ථවල බහුලතාවට අතිශයින් සමාන බව ඇමෙරිකා එක්සත් ජනපදයේ බ්රැඩ් හා පීට'ස් කළ මුල් පය්‍ර්‍යෙෂණයන්ගෙන් පෙනී ගියේය. වර්ණාවලීක්ෂයෙන් කරන ලද මේ අධ්‍යයනයන්ගෙන් ලත් සැලකිය යුතු ප්‍රතිඵලයක් නම් විශ්වයේ ලිතියම්, බෙරිලියම් හා බෝරෝන් කොහෙත් ම වාගේ නොමැති බව පෙනී යෑමයි. බ්රැඩ් හා පීට'ස් යන දෙදෙනාගේ පරීක්ෂණවලට අනුව, එබඳු ඌනතාවක් ප්‍රාථමික අන්තරීක්ෂ විකිරණයේ ද තිබිණ, එහෙත් fපවුලර්, ප'කින්ස් හාත වත් අය විසින් බ්‍රිස්ටල්හි කළ විශ්ලේෂණයකින් ලිතියම්, බෙරිලියම් හා බෝරෝන් න්‍යෂ්ටි සැලකිය යුතු සංඛ්‍යාවක් ඇති බැව් හෙළිවිය. මේ නිරීක්ෂණයන් අතර වෙනස තවමත් සතුටුදායක ලෙස විසඳා නැත. වාත අණුවල න්‍යෂ්ටි සමග බර න්‍යෂ්ටි සංඝට්ටනය වන විට ඒ බර න්‍යෂ්ටි බි‍ඳෙන පිළිවෙල මේ වෙනස පහදාලීමෙහි දී උපකාරී විය යුතු යයි විශ්වාසයක් පවතී. පෘථිවි පෘෂ්ඨයේ නොයෙක් තැන්වල දී, අන්තරීක්ෂ විකිරණයේ තීව්‍රතාව නොකඩවා සටහන් කරගෙන ඊම අවුරුදු ගණනක් තිස්සේ කර තිබේ. වායුගෝලයේ උෂ්ණත්වය හා පීඩනය වැනි දන්නා භූ-සිද්ධි නිසා අන්තරීක්ෂ විකිරණයේ තීව්‍රතාවෙහි වන විචලනයක් නිවැරදි කිරීමෙන් පසු, ඉතිරි වන සුළු විචලනයන් පෘථිවියෙන් පිට ඇතිවන දන්නා සිද්ධි හා සම්බන්ධ කිරීමට ප්‍රයත්න දරා තිබේ. මේ විචලනවලින් වැඩි ගණනක් සූර්‍ය්‍ය ලප, සූර්‍ය්‍ය ලෙළසිළු (solar flares) ආදිය වැනි සූර්‍ය්‍යයා පිළිබඳ සිද්ධීන් හා සම්බන්ධ කොට තිබේ. සියයට 0.02ක් පමණ විය හැකි විචලනයක් ආකාශ ගංගාවේ (මන්දාකිනියේ) පිහිටීම හා සම්බන්ධ කළ හැකියි. එහෙත් මෙය සනාථ කිරීම පිණිස තව නිරීක්ෂණ අවශ්‍යය. සූර්‍ය්‍යග්‍රහමණ්ඩලයට පිටතින් පෘථිවියට ළඟාවන කිරණ, සියයට 9.98ක් ඇතුළත නියත තීව්‍රතාවකින් යුක්තව, විශ්වයේ හැම තැනක සිට හැම දිශාවකින් ම පැමිණෙන බව මේ පරීක්ෂණවලින් පෙනේ. මේ වූකලී අන්තරීක්ෂ විකිරණවල ආරම්භය පිළිබඳ පිළිගත හැකි සිද්ධාන්තයකින් පැහැදිලි විය යුත්තකි. අන්තරික්ෂ කිරණවල මූලාරම්භය : ප්‍රාථමික විකිරණවල බර න්‍යෂ්ටි තිබීමෙන් පෙනීයන්නේ ආකාශ වස්තු පුපුරා යෑමෙන් අන්තරික්ෂ කිරණ උපදිතැයි හොයිල් ඉදිරිපත් කළ වාදය වැනි පිපිරීම ප්‍රභවකොට ගත් කිසි මවාදයකට ඉඩක් නැති බවකි. ප්‍රභවය ප්‍රචණ්ඩ එකක්වී නම් එවැන්නක දී බර න්‍යෂ්ටි විශාල ත්වරණවලට භාජන වීම හේතුකොටගෙන, ඒවා බිඳී යනු නිසැකය. සියුම් දූවිල්ලක් වශයෙන් අවකාශය මුළුල්ලෙහි ඇතැයි දන්නා පරමාණුක අංශු විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රවල දී චුම්බක ක්ෂේතවල දී ත්වරණය වේය යනු අනෙක් සිද්ධාන්තයන්ට පදනම් වී තිබේ. ආරෝපිත අංශුමය වලාකුළු පාවීම නිසා, අවකාශයේ මේ ක්ෂේත්‍ර තිබිය හැක. එහෙත් අන්තරීක්ෂ විකිරණයේ දකින්නට ලැබෙන බි. ඉ. වෝ. 107 හෝ 108 පමණ විශාල ශක්ති තිබීමට හේතුව මේ එක ම වාදයක් මඟින් වත් පැහැදිලි කළ නොහැක.
මේ තාක් ඉදිරිපත් කරන ලද වාද අතුරෙන් වැඩියෙන් ම සතුටුදායක යයි කිව හැක්කේ fපෙරමිගේ වාදයයි. වායු අණු මෙන් එහා මෙහා ගමන් කරන වෙනස් වෙනස් ස්කන්ධ ඇති අංශු සමූහයක් අවකාශයේ යම් පෙදෙ‍සක ඇත්නම්, එසේ ඇතිවිට ඒ අංශුවල අන්‍යෝන්‍ය සංඝට්ටනයේ ප්‍රතිඵලය වනුයේ සියලු ම අංශු සම ශක්ති ලබාගැනීමට පෙලඹීම බව fපෙර්මි කියයි. මේ අයුරින් සැහැල්ලු අංශු බර අංශුවලට වඩා විශාල ප්‍රවේග ලබාගැනීමට පෙලඹෙනු ඇත. විශ්වය එවැනි වායුවකින් සමන්විත හැටියට ෆෙරමි කල්පනා කරමි. අන්තරීක්ෂ කිරණ අංශු මේ අන්තරීක්ෂ වායුවේ සැහැල්ලු අංශුය. මන්දාකිනියේ තැනින් තැන යන විශාල පදාර්ථ වලාකුළු (clouds of matter) එහි බර අංශුය. මේ පදාර්ථ වලාකුළුවල ස්කන්ධය නිර්ණය කොට ගෙන එම ස්කන්ධයෙන් ද මන්දාකිණිය හරහා මේ වලාකුළු ගමන් කරන වේගවලින් ද, අන්‍යෝන්‍ය සංඝට්ටනවල දී ප්‍රෝටෝනවලට ලැබෙතැයි සිතියහැකි ශක්තිය ගිණිය හැක. මෙසේ ගණනය කරන ලද ශක්ති විශාලත්වය අතින් බලාපොරොත්තු වන ප්‍රමාණය හා ගැළ‍පේ. අවාසනාවකට මෙන්, fපෙර්මි විසින් ම පෙන්වා දී ඇති අයුරු මේ සිද්ධාන්ත බර ප්‍රාථමිකයන් (heavy primaries) සම්බන්ධයෙන් යෙදූ විට එපමණ සතුටුදායක නොවේ.
මෙසේ අන්තරීක්ෂ විකිරණයේ මූලාරම්භය පිළිබඳ ප්‍රශ්නය තවමත් නොවිසඳී පවතී. ප්‍රාථමික අන්තරීක්ෂ කිරණ පිළිබඳ නිරීක්ෂණ, වායු ගෝලයේ දී සිදුවන වෙනස්වීම් නිසා, මේ දක්වා ව්‍යාකූලව පැවැත්තේය. කෘත්‍රිම පෘථිවි චන්ද්‍රිකා ගුවන් ගැන්නීම සාර්ථක වීමත් සමඟ ප්‍රාථමික විකිරණයන් පිළිබඳ නිරීක්ෂ මේ ව්‍යාකූලතාවෙන් තොරව කළ හැකි වන හෙයින්, අන්තරීක්ෂ කිරණ නමැති ගැටලුව නිරාකරණය කිරීම අතින් මහත් දියුණුවක් නුදුරු අනාගතයේ දී බලාපොරොත්තු විය හැකිය.
කර්තෘ:ඇම්.ඇල්.ටී. කන්නන්ගර
(සංස්කරණය:1963)
