Starptautiska zinātnieku komanda ir izstrādājusi datorprogrammu, kas simulē kosmosa pārnesi
Kas ir kosmiskie stari?
Kosmiskie stari pēc savas būtības irelementārdaļiņas un atomu kodoli, kas kosmosā pārvietojas ar lielu enerģiju. Par galvenajiem primāro kosmisko staru avotiem tiek uzskatīti supernovu (galaktiskie kosmiskie stari) un Saules sprādzieni, taču to būtība joprojām nav pilnībā izprasta.
Augstas galaktikas enerģijas (līdz 1016 eV).Zinātnieki skaidro kosmiskos starus ar daļiņu paātrinājumu uz triecienviļņiem, ko rada supernovas sprādzieni. Tie pārvietojas ar gandrīz gaismas ātrumu, aptuveni 300 000 km/s.
Atklājumu vēsture
Kosmiskos starus 1912. gadā atklāja austrietisfiziķis Viktors Hess. Viņš bija Vīnes Radija institūta darbinieks un veica pētījumus par jonizētām gāzēm. Tomēr pat līdz šim brīdim zinātniekiem bija aizdomas par to esamību.
franču fiziķis Šarls Augustins de Kulons,Pētot elektrības būtību, izmantojot elektroskopu, viņš atklāja, ka lādiņš spontāni aizplūst no folijas loksnēm pat ar vislabāko elektrisko izolāciju. Viljams Krūkss vēlāk atklāja, ka šī procesa ātrums samazinās, kad elektroskopā samazinās gaisa spiediens. Tātad zinātnieks nonāca pie secinājuma, ka izlādes cēlonis bija gaisa jonizācija.
Autors: Montāža: Helmholca astrodaļiņu fizikas alianse / A.Šantelauze, attēls: Pjēra Ožera observatorija. Autortiesības: CC BY-NC 4.0
Tomēr līdz šim nebija zināms, kāds bija tās iemeslsfiziķi neatklāja radioaktivitātes fenomenu. Tad zinātnieki izvirzīja hipotēzi par globāla fona starojuma esamību, kura avots bija Zeme, atmosfēra vai kosmoss.
Pēc vairākiem eksperimentiem Hess nonāca pie secinājuma, ka starojuma avots ir debesis. Zinātnieks to nosauca par “augsta augstuma starojumu”.
20 gadus vēlāk Hess saņēma Nobela prēmijubalvu, un viņa pētījumi kalpoja par pamatu jaunas zinātnes jomas — kosmisko staru fizikas — attīstībai. Kopš tā laika zinātnieki ir guvuši lielu progresu savos pētījumos, taču daži jautājumi joprojām ir neatbildēti. Piemēram, par kosmisko staru veidošanās ātrumu un procesu.
Kāpēc ir grūti novērot kosmiskos starus?
100 gadi kopš kosmisko staru atklāšanaspirms tam pētnieki mēģina atšifrēt, no kurienes tie nāk. Problēma ir tāda, ka, skatoties no Zemes, tos nevar redzēt “atsevišķi” ar neapbruņotu aci. Tie ir vienlīdz spilgti izgaismoti gandrīz visur, kur cilvēks skatās.
Krāsainās līnijas parāda, kā kosmiskie stari tiek novirzīti magnētiskajos laukos.
Baltās taisnās līnijas attēlo liela mēroga magnētisko lauku.
Daļiņu ceļus (krāsainas līnijas) ietekmē maza mēroga magnētiskie lauki, kas šeit nav parādīti.
Ilustrācija: Lukass Mertens
Tas ir tāpēc, ka saules gaisma izkliedējasZemes atmosfērā un vienmērīgi izplatījās pa debesīm. Ceļā uz planētu izkliedējas arī kosmiskie stari. Tas tiek darīts, mijiedarbojoties ar magnētiskajiem laukiem. Viss, ko mēs varam redzēt no Zemes virsmas, ir vienmērīgi apgaismots attēls. Tomēr pati radiācijas izcelsme joprojām nav zināma.
Ko zinātnieki ir izdarījuši?
Lai atrisinātu problēmu, zinātnieki ir izveidojuši īpašudatorprogramma CRPropa (ang. Cosmic Ray Propagation Framework, kosmisko staru izplatīšanās shēma). Tas ļauj zinātniekiem izsekot daļiņu trajektorijām no to veidošanās līdz to ierašanās brīdim uz Zemes. Turklāt dati palīdzēs pilnībā izskaidrot daļiņu mijiedarbību ar vielu un fotonu laukiem Visumā.
Zīmīgi, ka programma modelē ne tikaikosmisko staru izplatīšanās, bet arī neitrīno un gamma staru paraksti, kas rodas, tiem mijiedarbojoties. Atšķirībā no kosmiskajiem stariem šīs vēstneša daļiņas var novērot tieši no to avotiem. Tas ir tāpēc, ka viņi lido uz Zemi tiešā ceļā.
Atcerēsimies, ka neitrīni ir neitrālipamatdaļiņas ar pusvesela skaitļa spinu. Viņi piedalās tikai vājā un gravitācijas mijiedarbībā. Iepriekš Hi-Tech stāstīja, kas tas ir un kādas citas mijiedarbības pastāv dabā.
Viņi atbalsta Visumu: kā darbojas četri galvenie dabas spēki
Turklāt zinātnieki plāno izmantot programmatūru, lai prognozētu šādus neitrīno un gamma staru parakstus no tālām galaktikām, piemēram, zvaigžņu uzliesmojumiem vai aktīvām galaktikām.
Kā viņa palīdzēs?
Izstrādes autori ir pārliecināti —viņu programmatūra "atver jaunus logus Visumam". Ar tās palīdzību fiziķi pēta jaunus enerģijas diapazonus, kurus nevar pilnībā aptvert, izmantojot pašlaik pieejamās programmas.
Un pats galvenais, tagad zinātnieki attīstīsiesteorētiskais modelis, kas apraksta kosmisko staru kustību no mūsu Piena Ceļa galaktikas uz tālām zvaigžņu kopām un salīdzina datus ar novērojumiem.
Simulācijas programmu izstrādāja 17pētnieki no Vācijas, Spānijas, Holandes, Itālijas, Horvātijas, Anglijas un Austrijas. Projekts tika īstenots Kopīgā pētniecības centra ietvaros, ko finansē Vācijas Pētniecības fonds.
Zinātnieki ir pārliecināti, ka CRPropa sniegs nozīmīgu ieguldījumulai saprastu, no kurienes nāk kosmiskie stari. Jauni teorētiskie aprēķini palīdzēs fiziķiem interpretēt dažādus datus, ko zinātnieki saņem no dažādiem instrumentiem, kas novēro kosmosu.
Lasīt vairāk:
Paskatieties uz fenomenu, kas uz Marsa ir vienkārši neiespējams
Milzīgs satelīts var pārspēt visas zvaigznes un planētas nakts debesīs
Ķīna saka, ka pēc 6 gadiem viņiem būs kodolsintēzes spēks