Egy nemzetközi tudóscsoport kifejlesztett egy számítógépes programot, amely szimulálja a tér átjutását
Mik azok a kozmikus sugarak?
A kozmikus sugarak természetüknél fogva olyanokelemi részecskék és atommagok, amelyek nagy energiákkal mozognak a világűrben. Az elsődleges kozmikus sugárzás fő forrásának a szupernóvák (galaktikus kozmikus sugarak) és a Nap robbanásait tekintik, de természetük még mindig nem teljesen ismert.
A galaktikus nagy energiák (1016 eV-ig).A tudósok a kozmikus sugarakat a szupernóva-robbanások által keltett lökéshullámokon lévő részecskék felgyorsulásával magyarázzák. Szinte fénysebességgel, körülbelül 300 000 km/s-val mozognak.
A felfedezés története
A kozmikus sugarakat 1912-ben fedezte fel egy osztrákfizikus Victor Hess. A bécsi Rádium Intézet munkatársa volt, és ionizált gázokkal kapcsolatos kutatásokat végzett. A tudósok azonban eddig a pillanatig is gyanították létezésüket.
Charles Augustin de Coulomb francia fizikus,Az elektromosság természetét elektroszkóp segítségével tanulmányozva felfedezte, hogy a töltés spontán módon távozik a fólialapokról még a legjobb elektromos szigetelés mellett is. William Crookes később felfedezte, hogy ennek a folyamatnak a sebessége csökken, amikor az elektroszkóp levegőnyomása csökken. Tehát a tudós arra a következtetésre jutott, hogy a kisülés oka a levegő ionizációja volt.
Szerző: Montázs: Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics / A.Chantelauze, Kép: Pierre Auger Observatory. Szerzői jog: CC BY-NC 4.0
Azt azonban, hogy mi volt az oka, eddig nem lehetett tudnia fizikusok nem fedezték fel a radioaktivitás jelenségét. Aztán a tudósok egy globális háttérsugárzás létezését feltételezték, amelynek forrása vagy a Föld, a légkör vagy az űr.
Egy sor kísérlet után Hess arra a következtetésre jutott, hogy a sugárzás forrása az égbolt. A tudós „nagy magassági sugárzásnak” nevezte.
20 évvel később Hess Nobel-díjat kapottdíjat, és kutatásai egy új tudományterület – a kozmikus sugárfizika – kifejlesztésének alapjául szolgáltak. Azóta a tudósok nagy előrehaladást értek el kutatásaik során, de néhány kérdés még mindig megválaszolatlan. Például a kozmikus sugarak képződésének sebességéről és folyamatáról.
Miért nehéz megfigyelni a kozmikus sugarakat?
100 éve a kozmikus sugarak felfedezése ótaezelőtt a kutatók megpróbálják megfejteni, honnan származnak. A probléma az, hogy a Földről nézve szabad szemmel „külön” nem láthatók. Szinte mindenhol egyformán erősen világítanak, amerre csak néz.
A színes vonalak azt mutatják, hogy a kozmikus sugarak hogyan térülnek el a mágneses mezőkben.
A fehér egyenes vonalak a nagy léptékű mágneses teret jelzik.
A részecskék útvonalait (színes vonalakat) az itt nem látható kisméretű mágneses mezők befolyásolják.
Illusztráció: Lukas Merten
Ez azért van, mert a napfény szétszóródikA Föld légköre és egyenletesen eloszlik az égen. A kozmikus sugarak is szétszóródnak a bolygó felé vezető úton. Ezt úgy teszi, hogy kölcsönhatásba lép a mágneses mezőkkel. A Föld felszínéről csak egy egyenletesen megvilágított képet látunk. A sugárzás eredete azonban továbbra sem ismert.
Mit tettek a tudósok?
A probléma megoldására a tudósok egy speciálisCRPropa számítógépes program (eng. Cosmic Ray Propagation Framework, kozmikus sugárzás terjedési séma). Lehetővé teszi a tudósok számára, hogy nyomon kövessék a részecskék pályáját keletkezésüktől a Földre érkezésükig. Ezenkívül az adatok segítenek a részecskék anyaggal és fotonmezőkkel való kölcsönhatásának teljes magyarázatában az univerzumban.
Figyelemre méltó, hogy a program nem csaka kozmikus sugarak terjedését, de a neutrínók és a gamma-sugarak jeleit is, amelyek kölcsönhatásuk során keletkeznek. A kozmikus sugarakkal ellentétben ezek a hírvivő részecskék közvetlenül a forrásukból megfigyelhetők. Ez azért van, mert közvetlen úton repülnek a Földre.
Emlékeztessünk, hogy a neutrínók semlegesekfélegész spinű alapvető részecskék. Csak gyenge és gravitációs kölcsönhatásokban vesznek részt. Korábban a Hi-Tech elmondta, mi ez, és milyen egyéb kölcsönhatások léteznek a természetben.
Támogatják az univerzumot: hogyan működik a természet négy fő ereje
Ezenkívül a tudósok azt tervezik, hogy a szoftver segítségével megjósolják a távoli galaxisokból, például csillagkitörésekből vagy aktív galaxisokból származó neutrínók és gamma-sugarak jeleit.
Hogyan fog segíteni?
A fejlesztés szerzői magabiztosak -szoftverük „új ablakokat nyit az Univerzumba”. Segítségével a fizikusok olyan új energiatartományokat tárnak fel, amelyeket a jelenleg elérhető programokkal nem lehet teljesen lefedni.
És ami a legfontosabb, most a tudósok fejlődnekegy elméleti modell, amely leírja a kozmikus sugarak mozgását Tejútrendszerünkből távoli csillaghalmazokba, és összehasonlítja az adatokat a megfigyelésekkel.
A szimulációs programot a 17. sznémet, spanyol, holland, olasz, horvát, angliai és osztrák kutatók. A projekt a Joint Research Center keretein belül valósult meg, amelyet a Német Kutatási Alapítvány finanszíroz.
A tudósok abban bíznak, hogy a CRPropa jelentős mértékben hozzájárul majdmegérteni, honnan származnak a kozmikus sugarak. Az új elméleti számítások segítenek a fizikusoknak értelmezni a sokféle adatot, amelyet a tudósok a kozmoszt megfigyelő különféle műszerektől kapnak.
Olvass tovább:
Nézz meg egy jelenséget, ami egyszerűen lehetetlen a Marson
Egy hatalmas műhold felülmúlhatja az éjszakai égbolt összes csillagát és bolygóját
Kína azt állítja, hogy 6 éven belül fúziós energiájuk lesz