Et internasjonalt team av forskere har utviklet et dataprogram som simulerer overføring av rom
Hva er kosmiske stråler?
Kosmiske stråler er det i sin naturelementærpartikler og atomkjerner som beveger seg med høye energier i verdensrommet. De viktigste kildene til primære kosmiske stråler anses å være eksplosjoner av supernovaer (galaktiske kosmiske stråler) og solen, men deres natur er fortsatt ikke fullt ut forstått.
Høy energi (opptil 1016 eV) av galaktiskForskere forklarer kosmiske stråler ved akselerasjonen av partikler på sjokkbølger generert av supernovaeksplosjoner. De beveger seg med nesten lysets hastighet, omtrent 300 000 km/s.
Oppdagelseshistorie
Kosmiske stråler ble oppdaget i 1912 av en østerrikerfysiker Victor Hess. Han var ansatt ved Radiuminstituttet i Wien og drev forskning på ioniserte gasser. Men selv inntil dette øyeblikket mistenkte forskere deres eksistens.
Den franske fysikeren Charles Augustin de Coulomb,Mens han utforsket elektrisitets natur ved hjelp av et elektroskop, oppdaget han at ladning spontant strømmer bort fra folieark selv med den beste elektriske isolasjonen. William Crookes oppdaget senere at hastigheten på denne prosessen avtar når lufttrykket i elektroskopet avtar. Så forskeren kom til den konklusjon at årsaken til utslippet var ionisering av luften.
Forfatter: Montage: Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics / A.Chantelauze, bilde: Pierre Auger Observatory. Copyright: CC BY-NC 4.0
Hva årsaken var var imidlertid ukjent inntilfysikere oppdaget ikke fenomenet radioaktivitet. Da antok forskere at det eksisterer en global bakgrunnsstråling, hvis kilde enten var jorden, atmosfæren eller verdensrommet.
Etter en rekke eksperimenter kom Hess til konklusjonen at strålingskilden var himmelen. Forskeren kalte det «stråling i stor høyde».
20 år senere mottok Hess Nobelprisenprisen, og hans forskning fungerte som grunnlaget for utviklingen av et nytt vitenskapsfelt - kosmisk strålefysikk. Siden den gang har forskere gjort store fremskritt i sin forskning, men noen spørsmål er fortsatt ubesvart. For eksempel om hastigheten og prosessen med dannelsen av kosmiske stråler.
Hvorfor er kosmiske stråler vanskelig å observere?
100 år siden oppdagelsen av kosmiske strålersiden prøver forskere å tyde hvor de kommer fra. Problemet er at når de sees fra jorden, kan de ikke sees "atskilt" med det blotte øye. De er like sterkt opplyst nesten overalt hvor en person ser.
De fargede linjene viser hvordan kosmiske stråler avbøyes i magnetiske felt.
De hvite rette linjene representerer det store magnetiske feltet.
Partikkelbanene (fargede linjer) påvirkes av småskala magnetiske felt som ikke er vist her.
Illustrasjon: Lukas Merten
Dette er fordi sollys spres innJordens atmosfære og spredt jevnt over himmelen. Kosmiske stråler spres også på vei til planeten. Den gjør dette ved å samhandle med magnetiske felt. Alt vi kan se fra jordens overflate er et jevnt opplyst bilde. Selve opprinnelsen til strålingen er imidlertid fortsatt ukjent.
Hva har forskerne gjort?
For å løse problemet har forskere laget en spesielldataprogram CRPropa (eng. Cosmic Ray Propagation Framework, cosmic ray propagation scheme). Det lar forskere spore banene til partikler fra dannelsen til de ankommer jorden. I tillegg vil dataene bidra til å fullstendig forklare samspillet mellom partikler med materie og fotonfelt i universet.
Det er bemerkelsesverdig at programmet modeller ikke bareforplantningen av kosmiske stråler, men også signaturene til nøytrinoer og gammastråler som oppstår når de samhandler. I motsetning til kosmiske stråler, kan disse budbringerpartiklene observeres direkte fra deres kilder. Dette er fordi de flyr til jorden i en direkte bane.
La oss minne deg på at nøytrinoer er nøytralefundamentale partikler med halvtallsspinn. De deltar bare i svake og gravitasjonsinteraksjoner. Tidligere fortalte Hi-Tech hva det er og hvilke andre interaksjoner som finnes i naturen.
De støtter universet: hvordan de fire viktigste naturkreftene fungerer
I tillegg planlegger forskerne å bruke programvaren til å forutsi slike signaturer av nøytrinoer og gammastråler fra fjerne galakser, for eksempel stjernebluss eller aktive galakser.
Hvordan vil hun hjelpe?
Forfatterne av utviklingen er sikre —deres programvare "åpner nye vinduer inn i universet." Med dens hjelp utforsker fysikere nye energiområder som ikke kan dekkes fullt ut ved å bruke programmer som er tilgjengelige.
Og viktigst av alt, nå vil forskere utvikle segen teoretisk modell som beskriver bevegelsen av kosmiske stråler fra vår galakse Melkeveien til fjerne stjernehoper og sammenligner dataene med observasjoner.
Simuleringsprogrammet ble utviklet av 17forskere fra Tyskland, Spania, Holland, Italia, Kroatia, England og Østerrike. Prosjektet ble gjennomført innenfor rammen av Joint Research Center, som er finansiert av den tyske forskningsstiftelsen.
Forskere er sikre på at CRPropa vil gi et betydelig bidragi å forstå hvor kosmiske stråler kommer fra. Nye teoretiske beregninger vil hjelpe fysikere å tolke mangfoldet av data som forskere mottar fra ulike instrumenter som observerer kosmos.
Les mer:
Se på et fenomen som rett og slett er umulig på Mars
En enorm satellitt kan overstråle alle stjernene og planetene på nattehimmelen
Kina sier at de vil ha fusjonskraft om 6 år