Ett internationellt team av forskare har utvecklat ett datorprogram som simulerar överföring av rymden
Vad är kosmiska strålar?
Kosmiska strålar till sin natur ärelementarpartiklar och atomkärnor som rör sig med höga energier i yttre rymden. De huvudsakliga källorna till primära kosmiska strålar anses vara explosioner av supernovor (galaktiska kosmiska strålar) och solen, men deras natur är fortfarande inte helt klarlagd.
Hög energi (upp till 1016 eV) av galaktiskForskare förklarar kosmiska strålar med accelerationen av partiklar på stötvågor som genereras av supernovaexplosioner. De rör sig med nästan ljusets hastighet, cirka 300 000 km/s.
Upptäcktshistoria
Kosmiska strålar upptäcktes 1912 av en österrikarefysiker Victor Hess. Han var anställd på Radiuminstitutet i Wien och forskade om joniserade gaser. Men även fram till detta ögonblick misstänkte forskare deras existens.
Den franske fysikern Charles Augustin de Coulomb,När han studerade elektricitetens natur med hjälp av ett elektroskop upptäckte han att laddning spontant flyter bort från folieark även med den bästa elektriska isoleringen. William Crookes upptäckte senare att hastigheten för denna process minskar när lufttrycket i elektroskopet minskar. Så forskaren kom till slutsatsen att orsaken till utsläppet var joniseringen av luften.
Författare: Montage: Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics / A.Chantelauze, Bild: Pierre Auger Observatory. Copyright: CC BY-NC 4.0
Vad det berodde på var dock okänt förränfysiker upptäckte inte fenomenet radioaktivitet. Sedan antog forskare förekomsten av en global bakgrundsstrålning, vars källa var antingen jorden, atmosfären eller rymden.
Efter en rad experiment kom Hess till slutsatsen att strålningskällan var himlen. Forskaren kallade det "strålning på hög höjd."
20 år senare fick Hess Nobelprisetpriset, och hans forskning fungerade som grunden för utvecklingen av ett nytt vetenskapsområde - kosmisk strålningsfysik. Sedan dess har forskare gjort stora framsteg i sin forskning, men vissa frågor är fortfarande obesvarade. Till exempel om hastigheten och processen för bildandet av kosmiska strålar.
Varför är kosmiska strålar svåra att observera?
100 år sedan upptäckten av kosmiska strålarsedan forskare försöker dechiffrera var de kommer ifrån. Problemet är att när de ses från jorden kan de inte ses "separat" med blotta ögat. De är lika starkt upplysta nästan överallt där en person tittar.
De färgade linjerna visar hur kosmisk strålning avböjs i magnetfält.
De vita raka linjerna representerar det storskaliga magnetfältet.
Partikelbanorna (färgade linjer) påverkas av småskaliga magnetfält som inte visas här.
Illustration: Lukas Merten
Detta beror på att solljus sprids inJordens atmosfär och spridit sig jämnt över himlen. Kosmiska strålar sprids också på väg till planeten. Den gör detta genom att interagera med magnetfält. Allt vi kan se från jordens yta är en jämnt upplyst bild. Men själva ursprunget till strålningen är fortfarande okänd.
Vad har forskarna gjort?
För att lösa problemet har forskare skapat en specielldatorprogram CRPropa (eng. Cosmic Ray Propagation Framework, cosmic ray propagation scheme). Det gör det möjligt för forskare att spåra partiklarnas banor från deras bildning till deras ankomst till jorden. Dessutom kommer uppgifterna att hjälpa till att fullständigt förklara samspelet mellan partiklar med materia och fotonfält i universum.
Det är anmärkningsvärt att programmet modeller inte baraspridningen av kosmiska strålar, men också signaturerna av neutriner och gammastrålar som uppstår när de interagerar. Till skillnad från kosmiska strålar kan dessa budbärarpartiklar observeras direkt från sina källor. Detta beror på att de flyger till jorden på en direkt väg.
Låt oss påminna dig om att neutriner är neutralafundamentala partiklar med halvheltalsspinn. De deltar endast i svaga och gravitationella interaktioner. Tidigare berättade Hi-Tech vad det är och vilka andra interaktioner som finns i naturen.
De stöder universum: hur naturens fyra huvudkrafter fungerar
Dessutom planerar forskarna att använda programvaran för att förutsäga sådana signaturer av neutriner och gammastrålar från avlägsna galaxer, till exempel stjärnflammor eller aktiva galaxer.
Hur kommer hon att hjälpa?
Författarna till utvecklingen är övertygade —deras programvara "öppnar nya fönster in i universum." Med dess hjälp undersöker fysiker nya energiområden som inte kan täckas fullt ut med hjälp av för närvarande tillgängliga program.
Och viktigast av allt, nu kommer forskare att utvecklasen teoretisk modell som beskriver rörelsen av kosmiska strålar från vår Vintergatans galax till avlägsna stjärnhopar och jämför data med observationer.
Simuleringsprogrammet utvecklades av 17forskare från Tyskland, Spanien, Holland, Italien, Kroatien, England och Österrike. Projektet genomfördes inom ramen för Joint Research Center, som finansieras av den tyska forskningsstiftelsen.
Forskare är övertygade om att CRPropa kommer att ge ett betydande bidragatt förstå var kosmiska strålar kommer ifrån. Nya teoretiska beräkningar kommer att hjälpa fysiker att tolka mängden data som forskare får från olika instrument som observerar kosmos.
Läs mer:
Titta på ett fenomen som helt enkelt är omöjligt på Mars
En enorm satellit kan överglänsa alla stjärnor och planeter på natthimlen
Kina säger att de kommer att ha fusionskraft om 6 år