Un equipo internacional de científicos ha desarrollado un programa informático que simula la transferencia del espacio
¿Qué son los rayos cósmicos?
Los rayos cósmicos por su naturaleza sonPartículas elementales y núcleos atómicos que se mueven con altas energías en el espacio exterior. Se considera que las principales fuentes de rayos cósmicos primarios son las explosiones de supernovas (rayos cósmicos galácticos) y el Sol, pero su naturaleza aún no se comprende completamente.
Altas energías (hasta 1016 eV) de galácticaLos científicos explican los rayos cósmicos por la aceleración de partículas en ondas de choque generadas por explosiones de supernovas. Se mueven casi a la velocidad de la luz, aproximadamente 300.000 km/s.
Historial de descubrimiento
Los rayos cósmicos fueron descubiertos en 1912 por un austriaco.el físico Victor Hess. Era empleado del Instituto del Radio de Viena y realizó investigaciones sobre gases ionizados. Sin embargo, hasta ese momento los científicos sospechaban de su existencia.
El físico francés Charles Augustin de Coulomb,Mientras estudiaba la naturaleza de la electricidad con un electroscopio, descubrió que la carga fluye espontáneamente desde las láminas de aluminio incluso con el mejor aislamiento eléctrico. William Crookes descubrió más tarde que la velocidad de este proceso disminuye cuando disminuye la presión del aire en el electroscopio. Entonces el científico llegó a la conclusión de que la causa de la descarga era la ionización del aire.
Autor: Montaje: Alianza Helmholtz para la Física de Astropartículas / A.Chantelauze, Imagen: Observatorio Pierre Auger. Copyright: CC BY-NC 4.0
Sin embargo, cuál era su razón se desconocía hastaLos físicos no descubrieron el fenómeno de la radiactividad. Luego, los científicos plantearon la hipótesis de la existencia de una radiación de fondo global, cuya fuente era la Tierra, la atmósfera o el espacio.
Después de una serie de experimentos, Hess llegó a la conclusión de que la fuente de radiación era el cielo. El científico lo llamó "radiación de gran altitud".
20 años después, Hess recibió el Premio Nobelpremio, y su investigación sirvió como base para el desarrollo de un nuevo campo de la ciencia: la física de los rayos cósmicos. Desde entonces, los científicos han logrado grandes avances en sus investigaciones, pero algunas preguntas aún siguen sin respuesta. Por ejemplo, sobre la velocidad y el proceso de formación de los rayos cósmicos.
¿Por qué los rayos cósmicos son difíciles de observar?
100 años del descubrimiento de los rayos cósmicosHace que los investigadores están tratando de descifrar de dónde vienen. El problema es que vistos desde la Tierra, no se pueden ver “por separado” a simple vista. Están igualmente iluminados en casi todos los lugares donde mira una persona.
Las líneas de colores muestran cómo los rayos cósmicos se desvían en los campos magnéticos.
Las líneas rectas blancas representan el campo magnético a gran escala.
Las trayectorias de las partículas (líneas de colores) se ven afectadas por campos magnéticos de pequeña escala que no se muestran aquí.
Ilustración: Lukas Merten
Esto se debe a que la luz del sol se dispersa enla atmósfera de la Tierra y se distribuye uniformemente por el cielo. Los rayos cósmicos también se dispersan en su camino hacia el planeta. Lo hace interactuando con campos magnéticos. Todo lo que podemos ver desde la superficie de la Tierra es una imagen uniformemente iluminada. Sin embargo, el origen mismo de la radiación sigue siendo desconocido.
¿Qué han hecho los científicos?
Para resolver el problema, los científicos han creado un especialprograma informático CRPropa (eng. Cosmic Ray Propagation Framework, esquema de propagación de rayos cósmicos). Permite a los científicos rastrear las trayectorias de las partículas desde su formación hasta su llegada a la Tierra. Además, los datos ayudarán a explicar completamente la interacción de las partículas con la materia y los campos de fotones en el universo.
Cabe señalar que el programa modela no sólola propagación de los rayos cósmicos, pero también las firmas de los neutrinos y los rayos gamma que surgen cuando interactúan. A diferencia de los rayos cósmicos, estas partículas mensajeras se pueden observar directamente desde sus fuentes. Esto se debe a que vuelan a la Tierra en un camino directo.
Te recordamos que los neutrinos son neutrales.Partículas fundamentales con espín semientero. Participan sólo en interacciones débiles y gravitacionales. Anteriormente, Hi-Tech contó qué es y qué otras interacciones existen en la naturaleza.
Apoyan el universo: cómo funcionan las cuatro fuerzas principales de la naturaleza
Además, los científicos planean usar el software para predecir tales firmas de neutrinos y rayos gamma de galaxias distantes, como erupciones estelares o galaxias activas.
¿Cómo ayudará ella?
Los autores del desarrollo confían en:su software “abre nuevas ventanas al Universo”. Con su ayuda, los físicos exploran nuevos rangos de energía que no pueden cubrirse completamente con los programas disponibles actualmente.
Y lo más importante, ahora los científicos desarrollaránun modelo teórico que describe el movimiento de los rayos cósmicos desde nuestra galaxia, la Vía Láctea, hasta cúmulos de estrellas distantes y compara los datos con las observaciones.
El programa de simulación fue desarrollado por 17investigadores de Alemania, España, Holanda, Italia, Croacia, Inglaterra y Austria. El proyecto se llevó a cabo en el marco del Centro Común de Investigación, que está financiado por la Fundación Alemana de Investigación.
Los científicos confían en que CRPropa hará una contribución significativaen entender de dónde vienen los rayos cósmicos. Los nuevos cálculos teóricos ayudarán a los físicos a interpretar la variedad de datos que los científicos reciben de varios instrumentos que observan el cosmos.
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