Een internationaal team van wetenschappers heeft een computerprogramma ontwikkeld dat de overdracht van de ruimte simuleert
Wat zijn kosmische stralen?
Kosmische straling is dat van nature welelementaire deeltjes en atoomkernen die met hoge energie door de ruimte bewegen. De belangrijkste bronnen van primaire kosmische straling worden beschouwd als explosies van supernova's (galactische kosmische straling) en de zon, maar hun aard is nog steeds niet volledig begrepen.
Hoge energieën (tot 1016 eV) van galactischWetenschappers verklaren kosmische straling door de versnelling van deeltjes op schokgolven die worden gegenereerd door supernova-explosies. Ze bewegen zich met bijna de snelheid van het licht, ongeveer 300.000 km/s.
ontdekkingsgeschiedenis
Kosmische straling werd in 1912 ontdekt door een Oostenrijkernatuurkundige Victor Hess. Hij was medewerker van het Radium Instituut in Wenen en deed onderzoek naar geïoniseerde gassen. Maar zelfs tot nu toe vermoedden wetenschappers hun bestaan.
Franse natuurkundige Charles Augustin de Coulomb,Terwijl hij de aard van elektriciteit bestudeerde met behulp van een elektroscoop, ontdekte hij dat lading spontaan wegvloeit uit folievellen, zelfs met de beste elektrische isolatie. William Crookes ontdekte later dat de snelheid van dit proces afneemt als de luchtdruk in de elektroscoop afneemt. Dus kwam de wetenschapper tot de conclusie dat de oorzaak van de ontlading de ionisatie van de lucht was.
Auteur: Montage: Helmholtz Alliance for Astrodeeltjesfysica / A.Chantelauze, Foto: Pierre Auger Observatory. Copyright: CC BY-NC 4.0
Wat de reden daarvan was, was tot nu toe onbekendnatuurkundigen hebben het fenomeen radioactiviteit niet ontdekt. Vervolgens veronderstelden wetenschappers het bestaan van een mondiale stralingsachtergrond, waarvan de bron de aarde, de atmosfeer of de ruimte was.
Na een reeks experimenten kwam Hess tot de conclusie dat de stralingsbron de lucht was. De wetenschapper noemde het ‘straling op grote hoogte’.
Twintig jaar later ontving Hess de Nobelprijsprijs, en zijn onderzoek diende als basis voor de ontwikkeling van een nieuw wetenschapsgebied: de fysica van kosmische straling. Sindsdien hebben wetenschappers grote vooruitgang geboekt in hun onderzoek, maar sommige vragen blijven nog steeds onbeantwoord. Bijvoorbeeld over de snelheid en het proces van vorming van kosmische straling.
Waarom zijn kosmische straling moeilijk waar te nemen?
100 jaar sinds de ontdekking van kosmische stralinggeleden proberen onderzoekers te ontcijferen waar ze vandaan komen. Het probleem is dat ze, gezien vanaf de aarde, niet “afzonderlijk” met het blote oog kunnen worden gezien. Bijna overal waar iemand kijkt, zijn ze even helder verlicht.
De gekleurde lijnen laten zien hoe kosmische straling wordt afgebogen in magnetische velden.
De witte rechte lijnen vertegenwoordigen het grootschalige magnetische veld.
De deeltjespaden (gekleurde lijnen) worden beïnvloed door kleinschalige magnetische velden die hier niet zijn weergegeven.
Illustratie: Lukas Merten
Dit komt doordat zonlicht naar binnen verstrooitde atmosfeer van de aarde en gelijkmatig over de hemel verspreid. Kosmische stralen verspreiden zich ook op weg naar de planeet. Het doet dit door interactie met magnetische velden. Alles wat we vanaf het aardoppervlak kunnen zien, is een uniform verlicht beeld. De oorsprong van de straling blijft echter onbekend.
Wat hebben de wetenschappers gedaan?
Om het probleem op te lossen, hebben wetenschappers een specialecomputerprogramma CRPropa (eng. Cosmic Ray Propagation Framework, kosmic ray propagation scheme). Het stelt wetenschappers in staat om de banen van deeltjes te volgen vanaf hun vorming tot hun aankomst op aarde. Bovendien zullen de gegevens helpen om de interactie van deeltjes met materie en fotonvelden in het universum volledig te verklaren.
Het is opmerkelijk dat de programmamodellen niet alleende voortplanting van kosmische straling, maar ook de handtekeningen van neutrino's en gammastralen die ontstaan wanneer ze op elkaar inwerken. In tegenstelling tot kosmische straling kunnen deze boodschapperdeeltjes direct vanuit hun bronnen worden waargenomen. Dit komt omdat ze in een direct pad naar de aarde vliegen.
Laten we u eraan herinneren dat neutrino’s neutraal zijnfundamentele deeltjes met een spin van een half geheel getal. Ze nemen alleen deel aan zwakke en zwaartekrachtinteracties. Eerder vertelde Hi-Tech wat het is en welke andere interacties er in de natuur bestaan.
Ze ondersteunen het universum: hoe de vier belangrijkste natuurkrachten werken
Bovendien zijn de wetenschappers van plan om de software te gebruiken om dergelijke handtekeningen van neutrino's en gammastralen van verre sterrenstelsels te voorspellen, zoals stellaire uitbarstingen of actieve sterrenstelsels.
Hoe zal ze helpen?
De auteurs van de ontwikkeling hebben er vertrouwen in:hun software “opent nieuwe vensters naar het universum.” Met behulp hiervan onderzoeken natuurkundigen nieuwe energiegebieden die niet volledig kunnen worden gedekt met de momenteel beschikbare programma's.
En het belangrijkste is dat nu wetenschappers zich zullen ontwikkeleneen theoretisch model dat de beweging van kosmische straling van ons Melkwegstelsel naar verre sterrenclusters beschrijft en de gegevens vergelijkt met waarnemingen.
Het simulatieprogramma is ontwikkeld door 17onderzoekers uit Duitsland, Spanje, Nederland, Italië, Kroatië, Engeland en Oostenrijk. Het project werd uitgevoerd in het kader van het Gemeenschappelijk Centrum voor Onderzoek, dat wordt gefinancierd door de Duitse Onderzoeksstichting.
Wetenschappers zijn ervan overtuigd dat CRPropa een belangrijke bijdrage zal leverenom te begrijpen waar kosmische straling vandaan komt. Nieuwe theoretische berekeningen zullen natuurkundigen helpen bij het interpreteren van de verscheidenheid aan gegevens die wetenschappers ontvangen van verschillende instrumenten die de kosmos observeren.
Lees verder:
Kijk naar een fenomeen dat gewoon onmogelijk is op Mars
Een enorme satelliet kan alle sterren en planeten aan de nachtelijke hemel overtreffen
China zegt dat ze over 6 jaar fusie-energie zullen hebben