\subsection*{Нуклеосинтез во Вселенной. Ядерные реакции в звездах}
\index{Нуклеосинтез|(textbf}
\bf Нуклеосинтез\н~--- процесс синтеза ядер химических элементов тяжелее водорода.
Различают\к первичный нуклеосинтез\н, проходивший на начальных стадиях существования
Вселенной в процессе Большого Взрыва и\к звездный нуклеосинтез\н.

В процессе первичного нуклеосинтеза образуются элементы не тяжелее лития.
Стандартная модель Большого Взрыва предсказывает следующее соотношение элементов:
H~--- 75\%, ${}^4$He~--- 25\%, H${}_2$~--- $3\cdot10^{-5}$\%,
${}^3$He~--- $2\cdot10^{-5}$\%, ${}^7$Li~--- $10^{-9}$\%, что хорошо согласуется с
экспериментальными данными.

Синтез более тяжелых ядер происходит в звездах. Легкие ядра (до углерода ${}^{12}$C
включительно) могут синтезироваться в недрах относительно немассивных звезд в\ж
цикле Бете\н\index{Цикл!Бете}~(двухчастичные взаимодействия) и тройной гелиевой
реакции:
${}^4\text{He}+{}^4\text{He}\to{}^8\text{Be}$,
${}^8\text{Be} + {}^4\text{He}\to{}^{12}\text{C}$.

Ядра до железа ${}^{56}$Fe синтезируются путем слияния более легких ядер в недрах
массивных звезд, синтез тяжелых и сверхтяжелых ядер идет путем нейтронного захвата
в предсверхновых звездах и при взрывах сверхновых.
Экспериментальным подтверждением этого факта служит низкое содержание тяжелых
элементов в старых звездах, образовавшихся на ранних стадиях эволюции Вселенной.
\index{Нуклеосинтез|)textbf}

\subsection*{Космические лучи}
\index{Космические лучи|(textbf}
Естественная радиоактивность космоса (\bf космические лучи\н\index{Космические лучи})
представляет собой поток заряженных частиц высоких энергий, падающих на Землю из
космического пространства (первичные лучи), а также поток вторичных частиц,
родившихся в реакциях в верхних слоях земной атмосферы. До развития ускорительной
техники космические лучи служили единственным источником элементарных частиц высокой
энергии.
Основными источниками первичных космических лучей являются взрывы сверхновых звезд (галактические космические лучи) и Солнце.

Химический спектр космических лучей в пересчете энергии на нуклон более чем на 94\%
состоит из протонов, еще на 4\%~--- из ядер гелия ($\alpha$-частиц). Есть также
ядра других элементов, но их доля значительно меньше. В пересчете энергии на
частицу доля протонов составляет около 35\%, доля тяжелых ядер соответственно больше.
Кроме того, в состав космических лучей входят электроны, позитроны и антиадроны.

Традиционно частицы, наблюдаемые в космических лучах, делят на группы: легкие, средние,
тяжелые и сверхтяжелые. Особенностью химического состава первичных лучей является
аномально высокое (в несколько тысяч раз) содержание ядер легкой группы (литий,
бериллий, бор) по сравнению с составом звезд и межзвездного газа. Данное явление
объясняется тем, что частицы космических лучей под воздействием галактического
магнитного поля хаотически блуждают в пространстве, прежде чем достигнуть Земли.
За время блуждания ядра сверхтяжелой группы могут неупруго провзаимодействовать с
межзвездным газом и расколоться на более легкие фракции. Данное предположение
подтверждается тем, что космические лучи обладают очень высокой степенью изотропии.

В результате взаимодействия с ядрами атмосферы первичные космические лучи (в
основном, протоны) создают большое число вторичных частиц~--- пионов, протонов,
нейтронов, мюонов, электронов, позитронов и фотонов. Таким образом, вместо одной
первичной частицы возникает большое число вторичных частиц, которые делятся на
адронную, мюонную и электронно--фотонную компоненты. Такой каскад покрывает
большую территорию и называется\ж широким атмосферным ливнем\н.

В одном акте взаимодействия протон обычно теряет~$\sim~50$\% своей энергии, а в
результате взаимодействия возникают в основном пионы. Каждое последующее
взаимодействие первичной частицы добавляет в каскад новые адроны, которые летят
преимущественно по направлению первичной частицы, образуя адронное ядро ливня.

Образующиеся пионы могут взаимодействовать с ядрами атмосферы, а могут распадаться,
формируя мюонную и электронно-фотонную компоненты ливня. Адронная компонента до
поверхности Земли практически не доходит, превращаясь в мюоны, нейтрино и
гамма-кванты.
\index{Космические лучи|)textbf}