کوسمک ریز

آزاد دائرۃ المعارف، ویکیپیڈیا سے
یہاں جائیں: رہنمائی، تلاش کریں

کائناتی شعاعیں (cosmic rays) دراصل بہت تیز رفتار جوہری ذرات (subatomic particles) ہوتے ہیں جو کائنات کے دور دراز مقامات سے آتے ہیں۔ یہ برقناطیسی اشعاع پر مشتمل نہیں ہوتے۔ چونکہ یہ بار دار یعنی charged ہوتے ہیں اس لیے یہ زمین کے مقناطیسی میدان میں اپنا راستہ بدل لیتے ہیں اس وجہ سے انکی آمد کی سمت کا اندازا نہیں لگایا جا سکتا۔

1912 کی ایک تصویر۔ Victor Hess غبارے کے سفر سے واپسی پر .

دنیا میں موجود particle accelerator کی مدد سے ایٹمی ذرات کو 1012 سے 1013 eV تک کی توانائی دی جا سکتی ہے۔ کوسمک ریز اس سے بھی زیادہ توانائی کی ہوتی ہیں اور مختلف چیزوں کی ionization کر دیتی ہیں۔

اجزائے ترکیبی[ترمیم]

کوسمک ریز کا 89 فیصد پروٹون یعنی ہائیڈروجن کے مرکزے پر مشتمل ہوتا ہے۔ لگ بھگ 10 فیصد الفا ذرات یعنی ہیلیئم کے مرکزے پر مشتمل ہوتا ہے۔ اور ایک فیصد کے قریب بیٹا ذرات یعنی الیکٹران ہوتے ہیں۔ بہت ہی کم مقدار لیتھیئم بریلیئم اور بورون کی ہوتی ہے۔ انتہائی کم مقدار میں فنا کنندہ مادہ (anti matter) یعنی پوزیٹرون، اینٹی پروٹون اور اینٹی ہیلیئم بھی اس میں موجود ہوتا ہے۔
زمین پر پہنچنے والے اینٹی پروٹون کی توانائی 2 گیگا الیکٹرون وولٹ ہوتی ہے۔ اسکا ماخذ ابھی تک معلوم نہیں ہو سکا ہے۔

توانائی[ترمیم]

کوسمک ریز کے زیادہ تر ذرات کی توانائی 10MeV سے 10GeV تک ہوتی ہے۔

  • ہر ایک مربع میٹر پر ہر ایک سیکنڈ میں کوسمک ریز کے ایسے 10,000 ذرات ٹکراتے ہیں جنکی توانائی ایک گیگا الیکٹران وولٹ ہوتی ہے۔
  • ہر ایک مربع میٹر پر ہر ایک سیکنڈ میں کوسمک ریز کا ایسا صرف ایک ذرہ ٹکراتا ہے جس کی توانائی ایک ہزار گیگا الیکٹران وولٹ ہوتی ہے۔
  • ہر ایک مربع میٹر پر ہر ایک سال میں کوسمک ریز کے ایسے چند ذرات ٹکراتے ہیں جنکی توانائی 10 PeV ہوتی ہے۔
  • ہر ایک مربع کلو میٹر پر ہر ایک سال میں کوسمک ریز کا ایسا صرف ایک ذرہ ٹکراتا ہے جس کی توانائی 10 EeV ہوتی ہے۔ ایکEeV برابر ہوتا ہے 1018 الیکٹرون وولٹ کے (یعنی ایک ارب ارب الیکٹرون وولٹ کے)۔
  • ہر ایک مربع کلو میٹر پر ہر ایک سو سال میں کوسمک ریز کا ایسا صرف ایک ذرہ ٹکراتا ہے جس کی توانائی 100 ارب ارب الیکٹرون وولٹ ہوتی ہے۔

اب تک ایسے 15 ذرات کا مشاہدہ ہو چکا ہے جنکی انفرادی توانائی 300 ارب ارب الیکٹرون وولٹ یعنی لگ بھگ 50 جول تھی۔ اگر پانچ اونس (155گرام)کی ایک بیس بال سو کلو میٹر کی رفتار سے کسی کو ٹکرائے تو بھی اتنی ہی توانائی خارج ہوتی ہے۔ ان ذروں کی رفتار اتنی تیز ہوتی ہے کہ اگر روشنی کے فوٹون سے مقابلہ کیا جائے تو دو لاکھ 20 ہزار سال بعد یہ ذرہ فوٹون سے صرف ایک سنٹی میٹر پیچھے رہ جائے گا۔[1]

تاریخ[ترمیم]

انیسویں صدی کے آخر میں تابکاری کی ایجاد کے بعد یہ معلوم ہو چکا تھا کہ زمین خود بھی تابکاری خارج کرتی ہے کیونکہ مٹی میں نہ ہونے کے برابر یورینیئم موجود ہوتا ہے جو تابکار ہوتا ہے۔ 1910ء میں Domenico Pacini نے دریافت کیا کہ صرف تین میٹر گہرے پانی میں تابکاری کم ہو جاتی ہے۔ اس کا مطلب یہ نکلتا تھا کہ آسمان سے بھی تابکاری آ رہی ہے۔

1912 میں Victor Hess نامی سائنسدان نے گرم ہوا سے اڑنے والے غبارے کی مدد سے 5300 میٹر کی بلندی پر جا کر کچھ تجربات کیئے اور ثابت کیا کہ یہ شعاعیں بلندی پر زیادہ ہوتی ہیں اور یہ کہ یہ سورج کی وجہ سے نہیں ہیں۔

ایک دوسرے شخص Werner Kolhörster نے 1913-1914 میں 9 کلو میٹر کی بلندی پر تجربات سے یہی نتیجہ اخذ کیا۔
1936 میں Victor Hess کو اپنی اس ایجاد پر فزکس کا نوبل انعام ملا۔

کوسمک رے کی شناخت[ترمیم]

اپنی بے پناہ توانائی کی وجہ سے کوسمک رے ہوا کے ایٹموں میں سے الیکٹران نکال باہر کرتی ہیں۔ الیکٹران کے اس طرح ایٹم سے نکل جانے کو ionization کہتے ہیں۔ کوسمک ریز دوسری اشیاء میں سے بھی الیکٹران باہر نکال دیتی ہیں اور آئین شناخت کرنے والے آلے مثلاً گیگر کاونٹر Geiger counter, آئین چیمبر , cloud chamber, ببل چیمبر یا سنٹیلیشن (scintillation) ڈیٹیکٹر کوسمک ریز کی موجودگی کا پتہ دے دیتے ہیں۔
ماضی میں سائنس دانوں نے کوسمک رے کی شناخت کے لیے ایک بہت آسان طریقہ استعمال کیا۔ شفاف پلاسٹک کی کئی چھوٹی چھوٹی چادریں ایک کے اوپر ایک بچھا کر انہیں کوسمک ریز کے سامنے رکھ دیا۔ جب کوسمک رے کے ذرے ان پلاسٹک میں سے گزرتے ہیں تو ionization کی وجہ سے بندوق کی گولی کی طرح ان میں سوراخ کرتے چلے جاتے ہیں لیکن یہ سوراخ انتہائی باریک ہوتے ہیں۔ اسکے بعد ان پلاسٹک شیٹ کو ہلکے گرم کاسٹک سوڈے میں ڈال دیتے ہیں جو پلاسٹک کو آہستہ آہستہ گلا دیتی ہے۔ اس سے پلاسٹک شیٹ کی موٹائی بھی کم ہو جاتی ہے اور اسکے اندر موجود سوراخ بھی بڑے ہو جاتے ہیں۔ اب یہ سوراخ 1600 گنا بڑا دکھانے والی خوردبین سے نظر آجاتے ہیں۔
جب کوسمک رے پہلی پلاسٹک شیٹ میں داخل ہوتی ہے تو سوراخ چھوٹا ہوتا ہے۔ جیسے جیسے کوسمک رے کی رفتار کم ہوتی جاتی ہے بعد کی شیٹوں کے سوراخ بڑے ہوتے چلے جاتے ہیں۔ ہر ایک شیٹ میں بھی داخل ہونے کا سوراخ چھوٹا اور خارج ہونے کا سوراخ بڑا ہوتا ہے۔ کوسمک رے کے جن ذروں پر زیادہ چارج ہوتا ہے وہ بڑی جلدی بڑے بڑے سوراخ بنا دیتے ہیں اسطرح ان کا ایٹمی نمبر پہچانا جا سکتا ہے۔ جبکہ ذرے کی توانائی جتنی زیادہ ہو گی اتنی ہی زیادہ پلاسٹک شیٹوں میں سوراخ ہو جائے گا۔ اس طرح ذرے کی توانائی اور نوعیت دونوں معلوم ہو جاتی ہیں۔
یہ طریقہ اب بھی ایٹمی ری ایکٹر میں ایٹم کے ٹوٹنے پر بننے والے ذرات کی شناخت کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

ریڈیو کاربن ڈیٹنگ[ترمیم]

کوسمک رے میں موجود نیوٹرون ہوا میں موجود نائٹروجن سے نیوکلیائی تعامل کر کے کاربن 14 بناتے ہیں جو مرے ہوئے جانداروں کی عمر معلوم کرنے کے طریقے radiocarbon dating کی اساس ہے۔

n + 14N → p + 14C

ہوا میں موجود ہر دس کھرب کاربن کے ایٹموں میں صرف ایک ایٹم کاربن 14 کا ہوتا ہے۔ یہ ناپائیدار ہوتا ہے اور اسکی نصف حیات 5730 سال کے لگ بھگ ہوتی ہے۔
دنیا میں موجود ہر تابکار مادے کی مقدار وقت کے ساتھ کم ہوتی جا رہی ہے مگر کاربن14 چونکہ کوسمک ریز کی وجہ سے مسلسل بن رہا ہے (اور مسلسل ٹوٹ بھی رہا ہے) اس لیے اس کی مقدار میں کمی نہیں آتی اور اسی وجہ سے اسے ریڈیو کاربن ڈیٹنگ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اندازا ہے کہ پچھلے ایک لاکھ سالوں سے اسکی مقدار میں کوئی تبدیلی نہیں ہوئی ہے۔ کوسمک ریز کی وجہ سے فضا میں اس کی کل مقدار لگ بھگ 70 ٹن پر قائم تھی مگر 1950ء کے بعد ہونے والے ایٹمی تجربات کی وجہ سے اب یہ بڑھ چکی ہے۔

مزید دیکھیے[ترمیم]