Міжнародна група вчених розробила комп'ютерну програму, яка моделює перенесення космічних
Що таке космічні промені?
Космічні промені за своєю природою - цеелементарні частинки та ядра атомів, які рухаються з високими енергіями у космічному просторі. Основними джерелами первинних космічних променів вважаються вибухи наднових зірок (галактичні космічні промені) і Сонце, проте їх природа досі до кінця не вивчена.
Великі енергії (до 1 016 еВ) галактичнихкосмічних променів вчені пояснюють прискоренням частинок на ударних хвилях, що утворюються вибухах наднових. Вони рухаються практично зі швидкістю світла, що становить приблизно 300 000 км/с.
Історія відкриття
Космічні промені відкрив у 1912 році австрійськийфізик Віктор Гесс. Він був співробітником Радієвого інституту Відня та проводив дослідження іонізованих газів. Однак і до цього моменту вчені підозрювали про їхнє існування.
Французький фізик Шарль Огюстен де Кулон,досліджуючи природу електрики за допомогою електроскопа, виявив, що заряд спонтанно витікає з листків фольги навіть за найкращої електроізоляції. Пізніше Вільям Крукс з'ясував, що швидкість цього процесу знижується, коли знижується тиск повітря в електроскопі. Так учений дійшов висновку, що причина розряду — в іонізації повітря.
Автор: Монтаж: Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics / A. Chantelauze, Picture: Pierre Auger Observatory. Авторські права: CC BY-NC 4.0
Однак у чому його причина, було невідомо, покифізики не відкрили феномен радіоактивності. Потім вчені висунули гіпотезу про існування глобального радіаційного фону, джерелом якого була або Земля, або атмосфера, або космос.
Після серії експериментів Гесс дійшов висновку, що джерело радіації — небо. Вчений назвав її «висотним випромінюванням».
Через 20 років Гесс отримав Нобелівськупремію, а його дослідження послужили фундаментом для розвитку нової галузі науки - фізики космічних променів. З того часу вчені далеко просунулися в дослідженні, але на деякі питання немає відповіді до цих пір. Наприклад, про швидкість та процес утворення космічних променів.
Чому космічні промені важко спостерігати?
З моменту відкриття космічних променів 100 роківтому дослідники намагаються розшифрувати, звідки вони беруться. Проблема в тому, що якщо дивитися із Землі, то неозброєним оком їх не розглянути «по окремості». Вони однаково яскраво освітлені майже скрізь, куди не подивилася людина.
Кольорові лінії показують, як космічні промені відхиляються на магнітних полях.
Білі прямі лінії являють собою великомасштабне магнітне поле.
На траєкторії руху частинок (кольорові лінії) діють не показані тут дрібномасштабні магнітні поля.
Ілюстрація: Лукас Мертен
Все тому, що сонячне світло розсіюється ватмосфері Землі і поступово поширюється небом. Космічні промені також розсіюються по дорозі до планети. Це відбувається завдяки взаємодії з магнітними полями. Все, що ми можемо бачити з Землі, — це рівномірно освітлене зображення. Проте саме походження випромінювання залишається невідомим.
Що зробили вчені?
Щоб вирішити проблему, вчені створили спеціальнукомп'ютерну програму CRPropa (англ. Cosmic Ray Propagation Framework, схема поширення космічних променів). Вона дозволяє вченим відстежувати траєкторії частинок від їхньої освіти до прибуття Землю. Крім того, дані допоможуть повністю пояснити взаємодію частинок з матерією та фотонними полями у Всесвіті.
Примітно, що програма моделює не лишепоширення космічних променів, а й сигнатури нейтрино і гамма-променів, що виникають за її взаємодії. На відміну від космічних променів ці частки-месенджери можна спостерігати безпосередньо з їх джерел. Все тому, що вони летять до Землі прямою дорогою.
Нагадаємо, нейтрино - це нейтральні.фундаментальні частинок з напівцілим спином. Вони беруть участь тільки в слабкій і гравітаційній взаємодії. Раніше «Хайтек» розповідав, що це таке і які ще взаємодії існують в природі.
На них тримається Всесвіт: як працюють чотири головні сили природи
Крім того, вчені планують використовувати програмне забезпечення, щоб передбачати такі сигнатури нейтрино та гамма-променів від далеких галактик, таких як спалахи зірок чи активні галактики.
Як вона допоможе?
Автори розробки впевнені.їх «ПО» відкриває нові вікна у Всесвіт». За допомогою фізики досліджують нові енергетичні діапазони, які неможливо повністю охопити за допомогою доступних на сьогоднішній день програм.
А найголовніше - тепер вчені розроблятьтеоретичну модель, яка описує рух космічних променів з нашої галактики Чумацький Шлях до далеких скупчень зірок і порівняти дані зі спостереженнями.
Програму моделювання розробили 17дослідників з Німеччини, Іспанії, Голландії, Італії, Хорватії, Англії та Австрії. Проект проводився у рамках Спільного дослідницького центру, що фінансується Німецьким дослідницьким фондом.
Вчені впевнені, CRPropa зробить значний внесокна розуміння того, звідки беруться космічні промені. Нові теоретичні розрахунки допоможуть фізикам інтерпретувати різноманітні дані, які вчені одержують від різних інструментів, що спостерігають за космосом.
Читати далі:
Подивіться на явище, яке просто неможливе на Марсі
Величезний супутник може затьмарити всі зірки та планети на нічному небі.
Китай заявив, що через 6 років у них буде термоядерна енергія