Mezinárodní tým vědců vyvinul počítačový program, který simuluje přesun vesmíru
Co jsou kosmické paprsky?
Kosmické záření ze své podstaty jeelementární částice a atomová jádra, která se pohybují s vysokými energiemi ve vesmíru. Za hlavní zdroje primárního kosmického záření jsou považovány exploze supernov (galaktické kosmické záření) a Slunce, jejich povaha však stále není zcela objasněna.
Vysoké energie (až 1016 eV) galaktickéVědci vysvětlují kosmické záření urychlováním částic na rázových vlnách generovaných výbuchy supernov. Pohybují se téměř rychlostí světla, přibližně 300 000 km/s.
Historie objevů
Kosmické záření objevil v roce 1912 Rakušanfyzik Victor Hess. Byl zaměstnancem Radium Institute ve Vídni a prováděl výzkum ionizovaných plynů. Vědci však až do tohoto okamžiku tušili jejich existenci.
francouzský fyzik Charles Augustin de Coulomb,Při zkoumání podstaty elektřiny pomocí elektroskopu zjistil, že náboj samovolně odtéká z fólií i při nejlepší elektrické izolaci. William Crookes později zjistil, že rychlost tohoto procesu klesá, když se tlak vzduchu v elektroskopu snižuje. Vědec tedy dospěl k závěru, že příčinou výboje byla ionizace vzduchu.
Autor: Montáž: Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics / A.Chantelauze, Obrázek: Pierre Auger Observatory. Autorská práva: CC BY-NC 4.0
Jaký byl jeho důvod, se však do té doby nevědělofyzikové neobjevili fenomén radioaktivity. Poté vědci předpokládali existenci globálního záření na pozadí, jehož zdrojem byla buď Země, atmosféra nebo vesmír.
Po sérii experimentů došel Hess k závěru, že zdrojem záření byla obloha. Vědec to nazval „radiace ve vysokých nadmořských výškách“.
O 20 let později dostal Hess Nobelovu cenucenu a jeho výzkum posloužil jako základ pro rozvoj nového oboru vědy – fyziky kosmického záření. Od té doby vědci ve svém výzkumu udělali velký pokrok, ale některé otázky stále zůstávají nezodpovězeny. Například o rychlosti a procesu vzniku kosmického záření.
Proč je obtížné pozorovat kosmické záření?
100 let od objevu kosmického zářenídříve se výzkumníci pokoušeli rozluštit, odkud pocházejí. Problém je v tom, že při pohledu ze Země je nelze vidět „odděleně“ pouhým okem. Jsou stejně jasně osvětlené téměř všude, kam se člověk podívá.
Barevné čáry ukazují, jak je kosmické záření vychylováno v magnetických polích.
Bílé rovné čáry představují velkoplošné magnetické pole.
Dráhy částic (barevné čáry) jsou ovlivněny magnetickými poli malého rozsahu, které zde nejsou zobrazeny.
Ilustrace: Lukas Merten
Je to proto, že se dovnitř rozptyluje sluneční světlozemskou atmosféru a šíří se rovnoměrně po obloze. Kosmické záření se na své cestě k planetě také rozptyluje. Dělá to interakcí s magnetickými poli. Vše, co můžeme vidět z povrchu Země, je rovnoměrně osvětlený obraz. Samotný původ záření však zůstává neznámý.
Co vědci udělali?
K vyřešení problému vědci vytvořili speciálnípočítačový program CRPropa (angl. Cosmic Ray Propagation Framework, schéma šíření kosmického záření). Umožňuje vědcům sledovat trajektorie částic od jejich vzniku až po jejich přílet na Zemi. Data navíc pomohou plně vysvětlit interakci částic s hmotou a fotonovými poli ve vesmíru.
Je pozoruhodné, že program modely nejenšíření kosmického záření, ale také signatury neutrin a gama záření, které vznikají při jejich interakci. Na rozdíl od kosmického záření lze tyto poslové částice pozorovat přímo z jejich zdrojů. Je to proto, že létají na Zemi přímou cestou.
Připomeňme, že neutrina jsou neutrálnífundamentální částice s polocelým spinem. Účastní se pouze slabých a gravitačních interakcí. Dříve Hi-Tech řekl, co to je a jaké další interakce existují v přírodě.
Podporují vesmír: jak fungují čtyři hlavní síly přírody
Kromě toho vědci plánují použít software k předpovědi takových signatur neutrin a gama paprsků ze vzdálených galaxií, jako jsou hvězdné erupce nebo aktivní galaxie.
Jak pomůže?
Autoři vývoje si jsou jisti —jejich software „otevře nová okna do vesmíru.“ S jeho pomocí fyzici zkoumají nové energetické rozsahy, které nelze plně pokrýt pomocí aktuálně dostupných programů.
A co je nejdůležitější, nyní se budou rozvíjet vědciteoretický model, který popisuje pohyb kosmického záření z naší galaxie Mléčná dráha do vzdálených hvězdokup a porovnává data s pozorováními.
Simulační program byl vyvinut 17výzkumníci z Německa, Španělska, Holandska, Itálie, Chorvatska, Anglie a Rakouska. Projekt byl realizován v rámci Společného výzkumného centra, které je financováno Německou výzkumnou nadací.
Vědci věří, že CRPropa významně přispějeabychom pochopili, odkud přichází kosmické záření. Nové teoretické výpočty pomohou fyzikům interpretovat různé údaje, které vědci získávají z různých přístrojů, které pozorují vesmír.
Přečtěte si více:
Podívejte se na jev, který je na Marsu prostě nemožný
Obrovský satelit může zastínit všechny hvězdy a planety na noční obloze
Čína tvrdí, že fúzní energii bude mít do 6 let