Međunarodni tim znanstvenika razvio je računalni program koji simulira prijenos svemira
Što su kozmičke zrake?
Kozmičke zrake po svojoj prirodi suelementarne čestice i atomske jezgre koje se kreću s visokim energijama u svemiru. Glavnim izvorima primarnih kozmičkih zraka smatraju se eksplozije supernova (galaktičkih kozmičkih zraka) i Sunca, ali njihova priroda još uvijek nije u potpunosti shvaćena.
Visoke energije (do 1016 eV) galaktičkeZnanstvenici objašnjavaju kozmičke zrake ubrzavanjem čestica na udarnim valovima koje stvaraju eksplozije supernove. Kreću se gotovo brzinom svjetlosti, otprilike 300 000 km/s.
Povijest otkrića
Kozmičke zrake je 1912. otkrio Austrijanacfizičar Victor Hess. Bio je zaposlenik Instituta za radij u Beču i bavio se istraživanjem ioniziranih plinova. Međutim, čak i do ovog trenutka znanstvenici su sumnjali u njihovo postojanje.
francuski fizičar Charles Augustin de Coulomb,Dok je pomoću elektroskopa istraživao prirodu elektriciteta, otkrio je da naboj spontano teče s listova folije čak i uz najbolju električnu izolaciju. William Crookes kasnije je otkrio da se brzina ovog procesa smanjuje kada se smanji tlak zraka u elektroskopu. Tako je znanstvenik došao do zaključka da je uzrok pražnjenja ionizacija zraka.
Autor: Montaža: Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics / A.Chantelauze, Slika: Pierre Auger Observatory. Copyright: CC BY-NC 4.0
Međutim, sve do tada nije se znalo koji je tome razlogfizičari nisu otkrili fenomen radioaktivnosti. Zatim su znanstvenici pretpostavili postojanje globalne radijacijske pozadine, čiji je izvor ili Zemlja, atmosfera ili svemir.
Nakon niza eksperimenata, Hess je došao do zaključka da je izvor zračenja nebo. Znanstvenik je to nazvao "zračenje na velikim visinama".
20 godina kasnije, Hess je dobio Nobelovu nagradunagradu, a njegovo je istraživanje poslužilo kao temelj za razvoj novog područja znanosti — fizike kozmičkih zraka. Od tada su znanstvenici jako napredovali u svojim istraživanjima, ali neka pitanja još uvijek ostaju neodgovorena. Na primjer, o brzini i procesu nastanka kozmičkih zraka.
Zašto je kozmičke zrake teško promatrati?
100 godina od otkrića kozmičkih zrakaprije istraživači pokušavaju dešifrirati odakle dolaze. Problem je što kada se gledaju sa Zemlje, ne mogu se vidjeti "odvojeno" golim okom. Jednako su jako osvijetljeni gotovo posvuda kamo god čovjek pogleda.
Crte u boji pokazuju kako se kozmičke zrake odbijaju u magnetskim poljima.
Bijele ravne linije predstavljaju veliko magnetsko polje.
Na staze čestica (obojene linije) utječu mala magnetska polja koja nisu ovdje prikazana.
Ilustracija: Lukas Merten
To je zato što se sunčeva svjetlost raspršujeZemljine atmosfere i ravnomjerno se prostire po nebu. Kozmičke zrake također se raspršuju na putu do planeta. To čini u interakciji s magnetskim poljima. Sve što možemo vidjeti s površine Zemlje je ravnomjerno osvijetljena slika. Međutim, samo podrijetlo zračenja ostaje nepoznato.
Što su znanstvenici učinili?
Kako bi riješili problem, znanstvenici su stvorili posebanračunalni program CRPropa (eng. Cosmic Ray Propagation Framework, shema širenja kozmičkih zraka). Omogućuje znanstvenicima da prate putanje čestica od njihovog formiranja do dolaska na Zemlju. Osim toga, podaci će pomoći u potpunom objašnjenju interakcije čestica s materijom i fotonskim poljima u svemiru.
Važno je napomenuti da programski modeli ne samoširenje kozmičkih zraka, ali i oznake neutrina i gama zraka koje nastaju kada međusobno djeluju. Za razliku od kozmičkih zraka, ove glasničke čestice moguće je promatrati izravno iz njihovih izvora. To je zato što lete prema Zemlji izravnom stazom.
Podsjetimo, neutrini su neutralnifundamentalne čestice s polucijelim spinom. Oni sudjeluju samo u slabim i gravitacijskim interakcijama. Prethodno je Hi-Tech rekao što je to i koje druge interakcije postoje u prirodi.
Oni podržavaju svemir: kako djeluju četiri glavne sile prirode
Osim toga, znanstvenici planiraju koristiti softver za predviđanje takvih potpisa neutrina i gama zraka iz dalekih galaksija, kao što su zvjezdane baklje ili aktivne galaksije.
Kako će ona pomoći?
Autori razvoja uvjereni su —njihov softver "otvara nove prozore u svemir." Uz njegovu pomoć fizičari istražuju nove energetske raspone koji se trenutno dostupnim programima ne mogu u potpunosti pokriti.
I što je najvažnije, sada će se znanstvenici razvijatiteoretski model koji opisuje kretanje kozmičkih zraka od naše galaksije Mliječni put do udaljenih skupova zvijezda i usporedite podatke s opažanjima.
Program simulacije razvio je 17istraživači iz Njemačke, Španjolske, Nizozemske, Italije, Hrvatske, Engleske i Austrije. Projekt je proveden u okviru Zajedničkog istraživačkog centra koji financira Njemačka istraživačka zaklada.
Znanstvenici su uvjereni da će CRPropa dati značajan doprinosu razumijevanju odakle dolaze kozmičke zrake. Novi teorijski izračuni pomoći će fizičarima u tumačenju raznih podataka koje znanstvenici dobivaju od raznih instrumenata koji promatraju kozmos.
Čitaj više:
Pogledajte fenomen koji je jednostavno nemoguć na Marsu
Ogroman satelit može zasjeniti sve zvijezde i planete na noćnom nebu
Kina kaže da će imati fuzijsku snagu za 6 godina