Новости космоса и технологий. » Космос и астрономия » Новая функция обнаружена в энергетическом спектре самых мощных частиц Вселенной

Новая функция обнаружена в энергетическом спектре самых мощных частиц Вселенной

Опубликовал: Admin, 17-10-2020, 01:01, Космос и астрономия, 40, 0

Новая функция обнаружена в энергетическом спектре самых мощных частиц Вселенной

Частицы размером меньше атома несутся через вселенную почти со скоростью света, выброшенные в космос из чего-то, где-то в космосе.

Научное сотрудничество обсерватории Пьера Оже, включая исследователей из Университета Делавэра, измерило самую мощную из этих частиц - ultra- космические лучи высоких энергий - с беспрецедентной точностью. При этом они обнаружили «излом» в энергетический спектр это проливает больше света на возможное происхождение этих субатомных космических путешественников.

Выводы команды основаны на анализе 215030 событий космических лучей с энергией выше 25 квинтиллионов электронвольт (эВ), зарегистрированных за последнее десятилетие обсерваторией Пьера Оже в Аргентине. Это самая большая в мире обсерватория для изучения космические лучи .

Новая спектральная особенность, излом космических лучей энергия спектр примерно при 13 квинтиллионах электрон-вольт, представляет собой больше точек, нанесенных на график. Это приближает человечество на шаг ближе к разгадке загадок самых энергичных частиц в природе, по словам Фрэнка Шредера, доцента Исследовательского института Бартола факультета физики и астрономии UD, который участвовал в исследовании при поддержке Университета. Исследовательского фонда Делавэра. Исследование опубликовано в Письма о физическом осмотре и Обзор физики D .

«С тех пор, как 100 лет назад были открыты космические лучи, возник давний вопрос: что ускоряет эти частицы?» - сказал Шредер. «Измерения, проведенные Коллаборацией Пьера Оже, дают важные подсказки о том, что мы можем исключить в качестве источника. Из предыдущей работы мы знаем, что ускоритель находится не в нашей галактике. Благодаря этому последнему анализу мы можем дополнительно подтвердить наши более ранние указания на то, что сверхвысокие энергии космические лучи - это не только протоны водорода, но и смесь ядер из более тяжелых элементов , и этот состав изменяется с изменением энергии ».

Между «щиколоткой» и «носком»

Шредер и научный сотрудник UD Алан Коулман, которые внесли свой вклад в анализ данных, уже несколько лет являются членами Коллаборации Пьера Оже. UD официально присоединился к сотрудничеству в качестве институционального члена в 2018 году. Эта команда, состоящая из более чем 400 ученых из 17 стран, управляет обсерваторией, которая занимает территорию площадью 1200 квадратных миль, примерно равную Род-Айленду.

Обсерватория имеет более 1600 детекторов, называемых водно-черенковскими станциями, разбросанных по высоким равнинам Пампа Амарилла (Желтая прерия), на которую смотрят 27 флуоресцентных телескопов. В совокупности эти инструменты измеряют энергию, выделяемую частицей космических лучей сверхвысокой энергии в атмосфере, и обеспечивают косвенную оценку ее массы. Все эти данные - энергия, масса и направление, откуда прибыли эти необычные частицы - дают важные ключи к разгадке их происхождения.

Ранее ученые думали, что эти частицы космических лучей сверхвысокой энергии были в основном протонами водорода, но этот последний анализ подтверждает, что частицы имеют смесь ядер, некоторые из которых тяжелее кислорода или гелия, такие как кремний и железо, например.

На изогнутом графике, представляющем энергетический спектр космических лучей, вы можете увидеть изгиб - крутой сплющенный участок - между областью, называемой учеными «лодыжкой», и начальной точкой графика, называемой «пальцем ноги». . "

«У нас нет для этого конкретного названия», - сказал Коулман, входивший в команду из 20 человек, которая написала компьютерный код и выполнила обработку чисел, необходимую для обширного анализ данных . «Я думаю, у нас не хватает частей анатомии, чтобы это можно было назвать», - шутя сказал он.

Принимая непосредственное участие в открытии, Коулман улучшил реконструкцию каскада частиц, который космические лучи создают при столкновении с атмосферой, чтобы оценить энергию. Он также провел подробные исследования, чтобы убедиться, что эта новая точка перегиба была реальной, а не артефактом детектора. Работа группы данных заняла более двух лет.

«Очевидно, это довольно незначительно», - сказал Коулман о призрачном изломе. «Но каждый раз, когда вы видите такой удар, это означает, что физика меняется, и это очень интересно».

По словам Коулмана, очень сложно определить массу падающих космических лучей. Но измерения, проведенные коллаборацией, настолько надежны и точны, что теперь можно исключить ряд других теоретических моделей происхождения космических лучей сверхвысокой энергии, в то время как другие пути можно использовать с большей энергией.






Активные ядра галактик (AGN) и галактики со вспышками звездообразования сейчас используются в качестве потенциальных источников. Хотя их типичное расстояние составляет около 100 миллионов световых лет, некоторые кандидаты находятся в пределах 20 миллионов световых лет.

«Если бы мы узнали об источниках, мы могли бы изучить новые подробности того, что происходит», - сказал Коулман. Что происходит, что позволяет получить эти невероятно высокие энергии? Эти частицы могут происходить из чего-то, чего мы даже не знаем ".

Текущие исследования, проводимые командой UD, направлены на дальнейшее повышение точности измерения космических лучей сверхвысоких энергий и расширение точных измерений спектра космических лучей. По словам Шредера, это создало бы лучшее совпадение с другими экспериментами, такими как измерения космических лучей IceCube на Южном полюсе - еще одной уникальной обсерватории астрономических частиц, в которой активно участвует Университет Делавэра.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии