انتشار پرتوهای کیهانی در محیط های فراکتالی همراه با بررسی تاخیر زمانی پر انرژی ترین پرتوهای کیهانی در میدانهای مغناطیسی بین کهکشانی و امکان وجود پرتوهای گامای اولیه بعنوان بالاترین انرژی
چکیده
فیزیک پرتوهای کیهانی از سال 1912 با پرواز بالن توسط ویکتور هس متولد شد. از آن زمان تاکنون سه سوال اساسی در فیزیک پرتوهای کیهانی وجود داشته است. هدف تمام آزمایشهای مربوط به فیزیکِ پرتوهای کیهانی و تمام نظریه ها والگوهای موجود در این رابطه برای پاسخ گویی به این سوال ها است. سوال اول در مورد طیف انرژی وماهیت پرتوهای کیهانی اولیه از نظرترکیب جرمی آنها ست. سوال دوم درمورد منشأ ومحل شتاب گیری پرتوهای کیهانی و سوال سوم درباره ی فرایند و نحوه ی انتشار پرتوهای کیهانی در کیهان است. برای پاسخ به این سوال ها، مدل ها و تئوری هایی به موازاتِ آزمایشهایی در این حوزه شکل گرفته است. اکنون با گذشت قریب به صدسال از تولد فیزیک پرتوهای کیهانی این سوالها نه تنها کاملاً پاسخ داه نشده، بلکه جدی تر و پیچیده تر نیز شده اند. زیرا با گسترش آزمایشها و رصدخانه ها در این حوزه، طیف انرژی این ذرات به ev1021 هم رسیده است. ماهیت ذراتی با چنین انرژی های زیاد و فرآیندی کارآمد که بتواتد شیوه ی تولید آن ها را توصیف کند و با فرایندهایی که شتابگیریِ ذرات کم انرژی تر را توصیف کند، سازگار باشد، معمای سالهای اخیر در فیزیک پرتوهای کیهانی است. اساسا پرتوهای کیهانی با سرعتهایی خیلی نزدیک به سرعت نور حرکت می کنند. به هرحال به دلیل باردار بودن هنگام عبور انها از میدان های مغناطیسی هر دو مولفه منظم و نا منظمِ میدان باعث تاخیر زمانی نسبت به نور و در مسیر هایی که مستقیم نیستند، میگردد. این تاخیر ها می تواند آنقدر طولانی باشد که مانعی برای تشخیص درست منابعی که خود با زمان تغییر می کنند، بوجود آورد. در فصل پنجم مقادیر این تاخیر ها مورد بررسی و پژوهش قرار گرفته و با تغییراتِ مشخصه های زمانیِ منابع پرتوهای کیهانی موجود مقایسه شده است. مطالعه میدان های مغناطیسیِ کهکشانی، بین کهکشانی، خوشه های کهکشانی و نوع محیطهای مربوط به آنها می تواند در چگونگی انتشار، نوع ترکیب و نوع منابع اهمیت بسزایی داشته باشد که از کارهای انجام نشده در حوزه فیزیک پرتوهای کیهانی است. پخش ساده پرتوهای کیهانی در میدان های مغناطیسی اغلب بر حسب مشخصه مسافت آزاد میانگینِ پراکندگی یا معادل آن ضریب پخش مورد بحث قرار می گیرد. این خواصِ بسیار ساده ای را از ساختار میدان های مغناطیسی نجومی مفروض می دارد. تقریب بهتر آن است که فرض کنیم ساختار مغناطیسی خواص فراکتالی داراست و از این رو هنگام مدل سازی انتشار امکان وجود مسیر های پیمایشی خیلی کوتاه و خیلی بلند وجود دارد. در فصل ششم نتایج این قبیل الگوهای انتشار در محیط های فراکتالی مورد بررسی قرار گرفته است. در تحلیلهای ناهمسانگردی و جستجوی جهت منابع و نیز کسب اطلاعات راجع به محیط های بین کهکشانی دانش در مورد پرتوهای کیهانی اولیه خصوصا در انرژی های خیلی بالا در درجه اول اهمیت است. امروزه آرایه های بسیار بزرگ بارشهای هوایی گسترده مانند رصد خانه پیر اوژه واقع در 3000 کیلومتر مربع از خاک آرژانتین یا آرایه گسترده یاکوتسک فعال بوده و بتناسب برای ثبت پرتو های کیهانی با بالاترین گستره انرژی به منظور بدست آوردن اطلاعات مولفه میونی بارشهای هوایی، حساس می باشند. در فصل هفتم در گستره انرژی 1019 تا بیش از 1020 الکترون ولت ازبهمن های هوایی گسترده، نسبت میونها به الکترونها و میانه زاویه سمت الراسیِ آنها بررسی و با کار شبیه سازی کاپه دویله و همکاران مقایسه شده است که تحقیقی برای بدست آوردن ترکیبات ذرات اولیه کیهانی می باشد. در ضمن منابع این بارشهای هوایی گسترده مورد توجه این پایان نامه می باشد. که مسلما این اطلاعات می تواند شناخت کیهان و جنبه های کاربردی فن آوری فضایی را به همراه داشته باشد.