Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων ανέπτυξε ένα πρόγραμμα υπολογιστή που προσομοιώνει τη μεταφορά του διαστήματος
Τι είναι οι κοσμικές ακτίνες;
Οι κοσμικές ακτίνες από τη φύση τους είναιστοιχειώδη σωματίδια και ατομικοί πυρήνες που κινούνται με υψηλές ενέργειες στο διάστημα. Οι κύριες πηγές των πρωτογενών κοσμικών ακτίνων θεωρούνται οι εκρήξεις των σουπερνόβα (γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες) και του Ήλιου, αλλά η φύση τους δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητή.
Υψηλές ενέργειες (έως 1016 eV) του γαλαξιακούΟι επιστήμονες εξηγούν τις κοσμικές ακτίνες από την επιτάχυνση των σωματιδίων στα κρουστικά κύματα που δημιουργούνται από τις εκρήξεις σουπερνόβα. Κινούνται με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός, περίπου 300.000 km/s.
Ιστορικό ανακάλυψης
Οι κοσμικές ακτίνες ανακαλύφθηκαν το 1912 από έναν Αυστριακόο φυσικός Victor Hess. Ήταν υπάλληλος του Ινστιτούτου Ραδίου στη Βιέννη και έκανε έρευνα για ιονισμένα αέρια. Ωστόσο, ακόμη και μέχρι αυτή τη στιγμή, οι επιστήμονες υποψιάζονταν την ύπαρξή τους.
Ο Γάλλος φυσικός Charles Augustin de Coulomb,Ενώ μελετούσε τη φύση του ηλεκτρισμού χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτροσκόπιο, ανακάλυψε ότι το φορτίο ρέει αυθόρμητα από φύλλα φύλλου ακόμη και με την καλύτερη ηλεκτρική μόνωση. Ο William Crookes ανακάλυψε αργότερα ότι ο ρυθμός αυτής της διαδικασίας μειώνεται όταν μειώνεται η πίεση του αέρα στο ηλεκτροσκόπιο. Έτσι ο επιστήμονας κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η αιτία της εκκένωσης ήταν ο ιονισμός του αέρα.
Συγγραφέας: Μοντάζ: Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics / A.Chantelauze, Εικόνα: Pierre Auger Observatory. Πνευματικά δικαιώματα: CC BY-NC 4.0
Ωστόσο, ποιος ήταν ο λόγος της ήταν άγνωστος μέχριοι φυσικοί δεν ανακάλυψαν το φαινόμενο της ραδιενέργειας. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες υπέθεσαν την ύπαρξη μιας παγκόσμιας ακτινοβολίας υποβάθρου, η πηγή της οποίας ήταν είτε η Γη, η ατμόσφαιρα ή το διάστημα.
Μετά από μια σειρά πειραμάτων, ο Hess κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η πηγή της ακτινοβολίας ήταν ο ουρανός. Ο επιστήμονας το ονόμασε "ακτινοβολία μεγάλου υψομέτρου".
20 χρόνια αργότερα, ο Hess έλαβε το βραβείο Νόμπελβραβείο, και η έρευνά του χρησίμευσε ως το θεμέλιο για την ανάπτυξη ενός νέου πεδίου επιστήμης - της φυσικής των κοσμικών ακτίνων. Έκτοτε, οι επιστήμονες έχουν σημειώσει μεγάλη πρόοδο στην έρευνά τους, αλλά ορισμένα ερωτήματα παραμένουν ακόμη αναπάντητα. Για παράδειγμα, σχετικά με την ταχύτητα και τη διαδικασία σχηματισμού των κοσμικών ακτίνων.
Γιατί είναι δύσκολο να παρατηρηθούν οι κοσμικές ακτίνες;
100 χρόνια από την ανακάλυψη των κοσμικών ακτίνωνπριν οι ερευνητές προσπαθούσαν να αποκρυπτογραφήσουν από πού προέρχονται. Το πρόβλημα είναι ότι όταν τα δει κανείς από τη Γη, δεν μπορεί να τα δει «ξεχωριστά» με γυμνό μάτι. Φωτίζονται εξίσου έντονα σχεδόν παντού όπου κοιτάζει κάποιος.
Οι έγχρωμες γραμμές δείχνουν πώς οι κοσμικές ακτίνες εκτρέπονται στα μαγνητικά πεδία.
Οι λευκές ευθείες γραμμές αντιπροσωπεύουν το μαγνητικό πεδίο μεγάλης κλίμακας.
Οι διαδρομές σωματιδίων (έγχρωμες γραμμές) επηρεάζονται από μαγνητικά πεδία μικρής κλίμακας που δεν εμφανίζονται εδώ.
Εικονογράφηση: Λούκας Μέρτεν
Все потому, что солнечный свет рассеивается в атмосфере Земли и равномерно распространяется по небу. Космические лучи также рассеиваются на пути к планете. Это происходит за счет взаимодействия с магнитными полями. Все, что мы можем видеть с поверхности Земли, — это равномерно освещенное изображение. Однако само происхождение излучения остается неизвестным.
Τι έχουν κάνει οι επιστήμονες;
Για να λύσουν το πρόβλημα, οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα ειδικόπρόγραμμα υπολογιστή CRPropa (eng. Cosmic Ray Propagation Framework, cosmic ray propagation scheme). Επιτρέπει στους επιστήμονες να παρακολουθούν τις τροχιές των σωματιδίων από το σχηματισμό τους έως την άφιξή τους στη Γη. Επιπλέον, τα δεδομένα θα βοηθήσουν να εξηγηθεί πλήρως η αλληλεπίδραση των σωματιδίων με την ύλη και τα πεδία φωτονίων στο σύμπαν.
Αξιοσημείωτο είναι ότι το πρόγραμμα μοντελοποιεί όχι μόνοτη διάδοση των κοσμικών ακτίνων, αλλά και τις υπογραφές των νετρίνων και των ακτίνων γάμμα που προκύπτουν όταν αλληλεπιδρούν. Σε αντίθεση με τις κοσμικές ακτίνες, αυτά τα αγγελιαφόρα σωματίδια μπορούν να παρατηρηθούν απευθείας από τις πηγές τους. Αυτό συμβαίνει επειδή πετούν στη Γη σε μια άμεση διαδρομή.
Να σας υπενθυμίσουμε ότι τα νετρίνα είναι ουδέτεραθεμελιώδη σωματίδια με μισό ακέραιο σπιν. Συμμετέχουν μόνο σε ασθενείς και βαρυτικές αλληλεπιδράσεις. Προηγουμένως, η Hi-Tech είπε τι είναι και ποιες άλλες αλληλεπιδράσεις υπάρχουν στη φύση.
Υποστηρίζουν το σύμπαν: πώς λειτουργούν οι τέσσερις κύριες δυνάμεις της φύσης
Επιπλέον, οι επιστήμονες σχεδιάζουν να χρησιμοποιήσουν το λογισμικό για να προβλέψουν τέτοιες υπογραφές νετρίνων και ακτίνων γάμμα από μακρινούς γαλαξίες, όπως αστρικές εκλάμψεις ή ενεργούς γαλαξίες.
Πώς θα βοηθήσει;
Οι συντάκτες της ανάπτυξης είναι βέβαιοι —Το λογισμικό τους "ανοίγει νέα παράθυρα στο Σύμπαν". Με τη βοήθειά του, οι φυσικοί εξερευνούν νέες ενεργειακές σειρές που δεν μπορούν να καλυφθούν πλήρως με τη χρήση προγραμμάτων που είναι διαθέσιμα αυτήν τη στιγμή.
Και το πιο σημαντικό, τώρα θα αναπτυχθούν επιστήμονεςένα θεωρητικό μοντέλο που περιγράφει την κίνηση των κοσμικών ακτίνων από τον Γαλαξία μας σε μακρινά σμήνη αστεριών και συγκρίνει τα δεδομένα με παρατηρήσεις.
Το πρόγραμμα προσομοίωσης αναπτύχθηκε από το 17ερευνητές από τη Γερμανία, την Ισπανία, την Ολλανδία, την Ιταλία, την Κροατία, την Αγγλία και την Αυστρία. Το έργο πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο του Κοινού Κέντρου Ερευνών, το οποίο χρηματοδοτείται από το Γερμανικό Ίδρυμα Ερευνών.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η CRPropa θα συμβάλει σημαντικάστην κατανόηση από πού προέρχονται οι κοσμικές ακτίνες. Νέοι θεωρητικοί υπολογισμοί θα βοηθήσουν τους φυσικούς να ερμηνεύσουν την ποικιλία των δεδομένων που λαμβάνουν οι επιστήμονες από διάφορα όργανα που παρατηρούν το σύμπαν.
Διαβάστε περισσότερα:
Δείτε ένα φαινόμενο που είναι απλά αδύνατο στον Άρη
Ένας τεράστιος δορυφόρος μπορεί να ξεπεράσει όλα τα αστέρια και τους πλανήτες στον νυχτερινό ουρανό
Η Κίνα λέει ότι θα έχει ισχύ σύντηξης σε 6 χρόνια