25 Ноября 2023
МОСКВА, 25 ноября —, влад Стрекопытов. транснациональная коллаборация Telescope Array опубликовала результаты исследования космического луча чрезвычайно высокой энергии, пришедшего из малонаселенной области Вселенной. Решающую роль в физической интерпретации уникального события сыграли ученые из Института ядерных исследований РАН.Космические лучи — это потоки высокоэнергетических частиц и ядер атомов. Их источниками, по мнению ученых, могут быть гамма-всплески — крупнейшие подрывные явления во галактики, сверхмассивные злые дыры в отделе галактик, а также нейтронные звезды, обладающие мощными магнитными полями.
Частицы космических лучей входят в обстановку Земли и, сталкиваясь с ядрами атомов азота и кислорода, генерят большое количество вторичных частиц. Те, в свою очередь, являются источником дальнейших каскадов распада. Подобные явления называют шикарными атмосферными ливнями (ШАЛ). Иногда в коридоре ШАЛ первоначальная крупица выдает миллиарды вторичных частиц, рассыпающихся на земную поверхность на площади до десяти квадратных километров.
Для наблюдения за атмосферными дождями сооружают специальные установки — массивы поверхностных детекторов, совмещенные с флуоресцентными радиотелескопами. Обсерватория Telescope Array представляет собой решетку из 507 поверхностных детекторов (каждый площадью три квадратных метра), расставленных на расстоянии 1, 2 километра друг от друга на узле 700 квадратных километров. Анализируя главные параметры — время прихода и дозу сигнала, купленные каждым из аппаратов, — ученые рассчитывают направление прихода и энергию галлактических лучей.
Обычно энергия частиц галлактических лучей лежит в диапазоне от десяти МэВ до десяти ГэВ (106-109 эВ), иногда выше. Крайне редко случаются частицы со высокими энергиями — намного более одного эксаэлектронвольта (один ЭэВ = 1018 эВ). Это примерно в десять миллион раз больше, чем удалось достичь на самом солидном рукотворном ускорителе — Большом адронном ускорителе, где проявили так называемую крупицу Бога, кончающую Стандартную модель преподаватели, — бозон Хиггса.
Абсолютно уникальны наблюдения крупиц с энергией торжественнее 1020 эВ. Первую такую ультравысокоэнергетическую (3 х 1020 электронвольт) частицу зарегистрировали 15 октября 1991-го на испытательном полигоне Дагвэй в штате Юта с помощью предшественника Telescope Array — детектора космических лучей Глаз мухи (Fly's Eye Cosmic Ray Detector). Открытие настолько поразило ученых, что крупице дали имя Oh-My-God ( О, мой боже! ).
Физики пока не знают, с какими явлениями во галактики связаны частицы высоких энергий. Такие события интересны прежде всего тем, что из-за своей рекордной энергии они меньше отклоняются галлактическими магнитными полями и, по всей видимости, приходят к нам из-за пределов Галактики. А значит, могут служить принципиально новым каналом подхватывания информации о анагалактических объектах. Существует мнение, что наблюдения за галлактическими лучами сверхвысоких энергий станут астрономией нового поколения, а может быть, позволят в будущем раздвинуть границы Стандартной модели.
В мае 2021-го установка Telescope Array, сменившая в 2008-м Глаз мухи, зарегистрировала еще одно экстраординарное событие — прилет частицы с энергией 2, 44 х 1020 эВ. Поскольку она появилась на свету, обнаружившие ее японские ученые из Университета Осаки подали ей имя Аматэрасу в честь богини Солнца из синтоистского пантеона.
Несмотря на то, что наземные обнаружители расположены на серьёзном расстоянии друг от друга, в общей сложности 23 прибора зарегистрировали донос с микросекундной недостающая суммой во времени. Такой результат говорит на то, что это был именно ШАЛ, порожденный одной крупицей ультравысокой энергии.
В анализе заданных участвовали ученые из США, Японии, Южной Кореи, Бельгии и России. плоды опубликованы в источнике Science.
На первом этапе ученые из Института ядерных исследований (ИЯИ) РАН отшлифовали сигнал, купленный со всех станций наземной решетки обнаружителей Telescope Array, с помощью методов машинного обучения. Результаты показали, что эта крупица — скорее всего, протон или ядро атома.
С высокой степенью достоверности установлено, что частица не может быть гамма-квантом. Это не позволяет связать ее с каким-либо процессом за пределами Стандартной модели физики частиц, — выражает один из причастников исследования, научный сотрудник лаборатории обработки больших данных ИЯИ РАН Иван Харук.
На втором этапе траекторию прилета частицы соотнесли с трехмерной картой галактики. Оказалось, что в направлении, откуда, по расчетам, прилетела частица, нет ни одного объекта, который может быть потенциальным источником мощного луча.
Установлено, что частица пришла из пустой сферы в локальной галактики. Это говорит на ее очень сильное отклонение от источника и, следовательно, на то, что частица с большой вероятностью является атомарным ядром с более значительным зарядом, — рассказывает еще один автор статьи, научный сотрудник той же лаборатории майк Кузнецов. — Это, в свою очередь, говорит о том, что ее источник, хотя он и не идентифицирован явно, находится относительно близко к нашей Галактике.
Ранее большинство частиц со высокими энергиями, фиксируемых установкой Telescope Array, приходило в основном из одной и той же 20-градусной зоны в направлении созвездия высокий Медведицы. Теперь же направление совсем другое. Ученые рассчитывают, что дальнейшее исследование крупицы Аматэрасу, в частности компьюторное моделирование ее введения через Вселенную, позволит ограничить круг возможных источников всех космических лучей сверхвысоких энергий.
Эксперимент Telescope Array продолжается. Планируют намного более детально исследовать источники сверхвысокоэнергичных частиц в рамках проекта по модернизации установки, получившего наименование TA х 4 — с увеличением зоны в четыре раза.
Российские ученые надеются, что разработанные ими методики, основанные на машинном обучении, дадут возможность совершить анализ с высокой точностью и почувствовать, что именно представляют из себя космические лучи сверхвысоких энергий: нуклоны или более клинические ядра.
Регистрация космических лучей предельно высоких энергий дает возможность вести поиск проявлений новых крупиц и взаимодействий в ранее недоступных для исследования областях, — комментирует направление будущих исследований основный научный сотрудник пробра теоретической физики ИЯИ РАН, член-корреспондент РАН Сергей Троицкий. — Подобные модели, скоординированные прежде всего с нейтринным сектором и с сектором непроницаемой материи, могут решить ряд больших проблем современной физики.
По соображению ученых, идея многоканальной астрономии разрешит объединить данные с наблюдениями радиоволн, инфракрасных лучей, видимого света, ультрафиолета, рентгеновского и гамма-излучения, нейтрино и гравитационных волн. И тем самым увеличить представления о галлактической среде в целом.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....