Et internationalt hold af videnskabsmænd har udviklet et computerprogram, der simulerer overførsel af rum
Hvad er kosmiske stråler?
Kosmiske stråler er i kraft af deres naturelementarpartikler og atomkerner, der bevæger sig med høje energier i det ydre rum. De vigtigste kilder til primære kosmiske stråler anses for at være eksplosioner af supernovaer (galaktiske kosmiske stråler) og Solen, men deres natur er stadig ikke fuldt ud forstået.
Høje energier (op til 1016 eV) af galaktiskForskere forklarer kosmiske stråler ved accelerationen af partikler på stødbølger genereret af supernovaeksplosioner. De bevæger sig med næsten lysets hastighed, cirka 300.000 km/s.
Opdagelseshistorie
Kosmiske stråler blev opdaget i 1912 af en østrigerfysiker Victor Hess. Han var ansat ved Radiuminstituttet i Wien og forskede i ioniserede gasser. Men selv indtil dette øjeblik havde videnskabsmænd mistanke om deres eksistens.
Den franske fysiker Charles Augustin de Coulomb,Mens han studerede elektricitets natur ved hjælp af et elektroskop, opdagede han, at ladningen spontant flyder væk fra folieplader selv med den bedste elektriske isolering. William Crookes opdagede senere, at hastigheden af denne proces falder, når lufttrykket i elektroskopet falder. Så videnskabsmanden kom til den konklusion, at årsagen til udledningen var ioniseringen af luften.
Forfatter: Montage: Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics / A.Chantelauze, Billede: Pierre Auger Observatory. Copyright: CC BY-NC 4.0
Hvad dens årsag var, var dog ukendt indtilfysikere opdagede ikke fænomenet radioaktivitet. Derefter antog videnskabsmænd eksistensen af en global strålingsbaggrund, hvis kilde enten var Jorden, atmosfæren eller rummet.
Efter en række eksperimenter kom Hess til den konklusion, at kilden til stråling var himlen. Forskeren kaldte det "stråling i høj højde."
20 år senere modtog Hess Nobelprisenpris, og hans forskning tjente som grundlaget for udviklingen af et nyt videnskabsområde - kosmisk strålefysik. Siden da har videnskabsmænd gjort store fremskridt i deres forskning, men nogle spørgsmål er stadig ubesvarede. For eksempel om hastigheden og processen med dannelse af kosmiske stråler.
Hvorfor er kosmiske stråler svære at observere?
100 år siden opdagelsen af kosmiske strålersiden forsøger forskere at tyde, hvor de kommer fra. Problemet er, at når de ses fra Jorden, kan de ikke ses "separat" med det blotte øje. De er lige stærkt oplyste næsten overalt, hvor en person ser hen.
De farvede linjer viser, hvordan kosmiske stråler afbøjes i magnetiske felter.
De hvide lige linjer repræsenterer det store magnetiske felt.
Partikelbanerne (farvede linjer) påvirkes af magnetiske felter i lille skala, der ikke er vist her.
Illustration: Lukas Merten
Dette skyldes, at sollys spredes indJordens atmosfære og spredt jævnt over himlen. Kosmiske stråler spredes også på deres vej til planeten. Det gør den ved at interagere med magnetiske felter. Alt, hvad vi kan se fra Jordens overflade, er et ensartet oplyst billede. Selve oprindelsen af strålingen er dog stadig ukendt.
Hvad har forskerne gjort?
For at løse problemet har forskere skabt en specielcomputerprogram CRPropa (eng. Cosmic Ray Propagation Framework, cosmic ray propagation scheme). Det giver forskere mulighed for at spore partiklernes baner fra deres dannelse til deres ankomst til Jorden. Derudover vil dataene hjælpe til fuldt ud at forklare partiklernes interaktion med stof og fotonfelter i universet.
Det er bemærkelsesværdigt, at programmet modeller ikke kunudbredelsen af kosmiske stråler, men også signaturerne af neutrinoer og gammastråler, der opstår, når de interagerer. I modsætning til kosmiske stråler kan disse budbringerpartikler observeres direkte fra deres kilder. Dette skyldes, at de flyver til Jorden på en direkte vej.
Lad os huske, at neutrinoer er neutralefundamentale partikler med halvt heltals spin. De deltager kun i svage og gravitationelle interaktioner. Tidligere fortalte Hi-Tech, hvad det er, og hvilke andre interaktioner der findes i naturen.
De støtter universet: hvordan de fire vigtigste kræfter i naturen fungerer
Derudover planlægger forskerne at bruge softwaren til at forudsige sådanne signaturer af neutrinoer og gammastråler fra fjerne galakser, såsom stjerneudbrud eller aktive galakser.
Hvordan vil hun hjælpe?
Forfatterne til udviklingen er overbeviste —deres software "åbner nye vinduer ind i universet." Med dens hjælp udforsker fysikere nye energiområder, der ikke kan dækkes fuldt ud ved hjælp af programmer, der er tilgængelige i øjeblikket.
Og vigtigst af alt, nu vil videnskabsmænd udvikle sigen teoretisk model, der beskriver bevægelsen af kosmiske stråler fra vores Mælkevejsgalakse til fjerne klynger af stjerner og sammenligner dataene med observationer.
Simuleringsprogrammet blev udviklet af 17forskere fra Tyskland, Spanien, Holland, Italien, Kroatien, England og Østrig. Projektet er gennemført inden for rammerne af Joint Research Center, som er finansieret af den tyske forskningsfond.
Forskere er overbeviste om, at CRPropa vil yde et væsentligt bidragi at forstå, hvor kosmiske stråler kommer fra. Nye teoretiske beregninger vil hjælpe fysikere med at fortolke de mange forskellige data, som videnskabsmænd modtager fra forskellige instrumenter, der observerer kosmos.
Læs mere:
Se på et fænomen, der simpelthen er umuligt på Mars
En enorm satellit kan overstråle alle stjerner og planeter på nattehimlen
Kina siger, at de vil have fusionskraft om 6 år