Medzinárodný tím vedcov vyvinul počítačový program, ktorý simuluje presun vesmíru
Čo sú kozmické lúče?
Kozmické lúče svojou povahou súelementárne častice a atómové jadrá, ktoré sa pohybujú s vysokými energiami vo vesmíre. Za hlavné zdroje primárneho kozmického žiarenia sa považujú výbuchy supernov (galaktických kozmických lúčov) a Slnka, no ich povaha stále nie je úplne objasnená.
Vysoké energie (až 1016 eV) galaktickejVedci vysvetľujú kozmické žiarenie zrýchlením častíc na rázových vlnách generovaných výbuchmi supernov. Pohybujú sa takmer rýchlosťou svetla, približne 300 000 km/s.
História objavov
Kozmické žiarenie objavil v roku 1912 Rakúšanfyzik Victor Hess. Bol zamestnancom Radium Institute vo Viedni a venoval sa výskumu ionizovaných plynov. Vedci však až do tohto momentu tušili ich existenciu.
francúzsky fyzik Charles Augustin de Coulomb,Pri štúdiu podstaty elektriny pomocou elektroskopu zistil, že náboj spontánne odteká z fólií aj pri najlepšej elektrickej izolácii. William Crookes neskôr zistil, že rýchlosť tohto procesu klesá, keď sa znižuje tlak vzduchu v elektroskope. Vedec teda dospel k záveru, že príčinou výboja bola ionizácia vzduchu.
Autor: Montáž: Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics / A.Chantelauze, Obrázok: Pierre Auger Observatory. Autorské práva: CC BY-NC 4.0
Aký bol však jeho dôvod, sa nevedelo až do rfyzici neobjavili fenomén rádioaktivity. Potom vedci predpokladali existenciu globálneho žiarenia na pozadí, ktorého zdrojom bola buď Zem, atmosféra alebo vesmír.
Po sérii experimentov Hess dospel k záveru, že zdrojom žiarenia bola obloha. Vedec to nazval „žiarenie vo veľkých výškach“.
O 20 rokov neskôr dostal Hess Nobelovu cenucenu a jeho výskum poslúžil ako základ pre rozvoj novej oblasti vedy – fyziky kozmického žiarenia. Odvtedy vedci urobili veľký pokrok vo svojom výskume, no niektoré otázky stále zostávajú nezodpovedané. Napríklad o rýchlosti a procese vzniku kozmického žiarenia.
Prečo je ťažké pozorovať kozmické žiarenie?
100 rokov od objavu kozmického žiareniaPred tým sa vedci pokúšali rozlúštiť, odkiaľ pochádzajú. Problémom je, že pri pohľade zo Zeme ich nie je možné vidieť „oddelene“ voľným okom. Sú rovnako jasne osvetlené takmer všade, kam sa človek pozrie.
Farebné čiary ukazujú, ako sa kozmické žiarenie odchyľuje v magnetických poliach.
Biele rovné čiary predstavujú veľké magnetické pole.
Dráhy častíc (farebné čiary) sú ovplyvnené magnetickými poľami malého rozsahu, ktoré tu nie sú zobrazené.
Ilustrácia: Lukas Merten
Je to preto, že slnečné svetlo sa rozptyľuje dovnútrazemskú atmosféru a rovnomerne sa šíri po oblohe. Kozmické žiarenie sa na svojej ceste k planéte tiež rozptýli. Robí to interakciou s magnetickými poľami. Všetko, čo môžeme vidieť z povrchu Zeme, je rovnomerne osvetlený obraz. Samotný pôvod žiarenia však zostáva neznámy.
Čo urobili vedci?
Na vyriešenie problému vedci vytvorili špeciálnypočítačový program CRPropa (angl. Cosmic Ray Propagation Framework, schéma šírenia kozmického žiarenia). Umožňuje vedcom sledovať trajektórie častíc od ich vzniku až po príchod na Zem. Údaje navyše pomôžu plne vysvetliť interakciu častíc s hmotou a fotónovými poľami vo vesmíre.
Je pozoruhodné, že program modely nielenšírenie kozmického žiarenia, ale aj podpisy neutrín a gama žiarenia, ktoré vznikajú pri ich interakcii. Na rozdiel od kozmického žiarenia možno tieto častice poslov pozorovať priamo z ich zdrojov. Je to preto, že lietajú na Zem priamou cestou.
Pripomeňme, že neutrína sú neutrálnefundamentálne častice s polovičným spinom. Zúčastňujú sa iba slabých a gravitačných interakcií. Predtým Hi-Tech povedal, čo to je a aké ďalšie interakcie existujú v prírode.
Podporujú vesmír: ako fungujú štyri hlavné sily prírody
Okrem toho vedci plánujú použiť softvér na predpovedanie takýchto podpisov neutrín a gama lúčov zo vzdialených galaxií, ako sú hviezdne erupcie alebo aktívne galaxie.
Ako pomôže?
Autori vývoja sú si istí —ich softvér „otvára nové okná do vesmíru.“ S jeho pomocou fyzici skúmajú nové energetické rozsahy, ktoré nie je možné úplne pokryť pomocou v súčasnosti dostupných programov.
A čo je najdôležitejšie, teraz sa budú rozvíjať vedciteoretický model, ktorý popisuje pohyb kozmického žiarenia z našej galaxie Mliečna dráha do vzdialených zhlukov hviezd a porovnáva údaje s pozorovaniami.
Simulačný program bol vyvinutý 17výskumníci z Nemecka, Španielska, Holandska, Talianska, Chorvátska, Anglicka a Rakúska. Projekt sa uskutočnil v rámci Spoločného výskumného centra, ktoré je financované Nemeckou výskumnou nadáciou.
Vedci veria, že CRPropa bude významným prínosompochopiť, odkiaľ kozmické lúče pochádzajú. Nové teoretické výpočty pomôžu fyzikom interpretovať rôzne údaje, ktoré vedci dostávajú z rôznych prístrojov, ktoré pozorujú vesmír.
Čítaj viac:
Pozrite sa na jav, ktorý je na Marse jednoducho nemožný
Obrovský satelit môže zatieniť všetky hviezdy a planéty na nočnej oblohe
Čína tvrdí, že fúznu energiu bude mať do 6 rokov