Ved å bruke observasjoner fra DRUER-3 myon-detektor, har fysikere i India og Japan utforsket en dårlig forstått region av det kosmiske stråleenergispekteret i enestående detalj. Fahim Varsi ved Indian Institute of Technology Kanpur og kolleger identifiserte et tidligere usett trekk i form av en knekk i spekteret. Observasjonene tyder på et behov for å revurdere opprinnelsen til kosmiske stråler.
Kosmiske stråler består hovedsakelig av protoner og heliumkjerner, og er svært energiske partikler som konstant bombarderer jordens atmosfære. Når de samhandler med atmosfæren, produserer kosmiske stråler byger av sekundære partikler, inkludert elektroner, fotoner og myoner - som regner ned på jorden.
Kosmiske stråler ble først identifisert i 1912, i Nobelprisvinnende observasjoner gjort av Victor Hess. Men selv over et århundre etter at de ble oppdaget, har vi fortsatt mye å lære om naturen til disse partiklene. Mens astronomer tror at kosmiske stråler stammer fra en rekke forskjellige kilder, inkludert stjerner, supernovaer og aktive galaktiske kjerner, er deres opprinnelse ikke fullt ut forstått fordi partiklene avbøyes av magnetiske felt når de reiser store avstander til Jorden.
Nøyaktige mål kreves
"Kosmiske stråler er kjent for å være de mest energiske partiklene i universet," sier teammedlem Pravata Mohanty ved Tata Institute for Fundamental Research i Mumbai. "Nøyaktig måling av formen til det elementære energispekteret i kosmiske stråler er nødvendig for å fremme vår forståelse av deres opprinnelse, akselerasjon og forplantning."
Et spesielt skarpt gap i forståelse ligger i midten av det kosmiske strålespekteret ved energier i området 100 TeV–1 PeV. I dette vinduet er partiklene for energiske til å bli fanget opp direkte av rombaserte detektorer, men ikke energiske nok til at store mengder dusjpartikler kan nå detektorer på jorden.
For å utforske dette energiområdet mer detaljert, undersøkte Varsis team observasjoner fra GRAPES-3-eksperimentet. Dette er et myonobservatorium som ligger sør i India og består av en rekke glitrende detektorer. Anlegget ligger 2200 moh, noe som gjør det lettere å oppdage myoner før de samhandler med atmosfæren.
"GRAPES-3 inneholder en detektor med stort areal, som gjør det mulig for oss å måle den elementære sammensetningen av kosmiske stråler gjennom myonkomponenten i kosmiske stråledusjer," forklarer Mohanty. "Med et deteksjonsområde flere tusen ganger større enn de rombaserte detektorene, sikrer GRAPES-3 eksepsjonelt høy statistisk presisjon i målinger."
Fireårig studium
Forskerne evaluerte rundt 8 millioner dusjhendelser observert over en 460-dagers periode i 2014 og 2015. På grunn av kompleksiteten til deres analytiske og feilrettingsteknikker tok analysen fire år å fullføre. Teamet sier resultatene gir den første detaljerte visningen av midtenergivinduet.
"Studien målte protonspekteret i kosmiske stråler fra 50 TeV til 1.3 PeV, og koblet effektivt observasjoner fra både rombaserte og bakkebaserte målinger," beskriver Mohanty.
Blant de mest slående egenskapene som ble oppdaget av teamet til Varsi var en knekk i energispekteret på rundt 166 TeV, med flere kosmiske protoner enn forventet oppdaget ved litt høyere energier. Tidligere hadde bakkebaserte eksperimenter oppdaget en lignende knekk ved rundt 3 PeV, som ble antatt å være den maksimale energien for kosmiske stråler som stammer fra galakser.
Frem til dette punktet hadde forskere generelt antatt at protonenergispekteret i det observerte området kan beskrives med en enkel kraftlov. Lagets oppdagelse ser imidlertid ut til å knuse denne antagelsen.
"Det antyder muligheten for at en klasse av kilder, vanligvis antatt å være supernova-rester, effektivt kan akselerere kosmiske stråler opp til den observerte kinken, mens en annen klasse blir dominerende utenfor kinken," forklarer Mohanty.
Ved å bygge på disse resultatene håper teamet til Varsi at nye modeller snart kan dukke opp for å ta høyde for disse effektene. Hvis de oppnås, kan de bidra til å styrke vår forståelse av hvordan kosmiske stråler dukker opp, akselererer og forplanter seg over intergalaktiske avstander.
Forskningen er beskrevet i Physical Review Letters.
- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
- PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
- kilde: https://physicsworld.com/a/kink-in-cosmic-ray-spectrum-puzzles-astrophysicists/
- :er
- :ikke
- $OPP
- 1
- 100
- 2014
- 2015
- 50
- 8
- a
- Om oss
- ovenfor
- AC
- akselerere
- akselerasjon
- Logg inn
- oppnådd
- tvers
- aktiv
- avansere
- Etter
- langs
- an
- analyse
- Analytisk
- og
- En annen
- vises
- ER
- AREA
- rundt
- Array
- AS
- antatt
- forutsetningen
- At
- Atmosfære
- BE
- fordi
- blir
- før du
- tro
- antatt
- Beyond
- både
- Bygning
- men
- by
- CAN
- Århundre
- klasse
- kollegaer
- vanligvis
- fullføre
- kompleksitet
- komponent
- sammensetning
- består
- Tilkobling
- stadig
- inneholder
- Kosmiske stråler
- kunne
- avbildet
- beskrevet
- beskriver
- detalj
- detaljert
- oppdage
- oppdaget
- Gjenkjenning
- forskjellig
- direkte
- Funnet
- gjort
- ned
- jord
- enklere
- effektivt
- effekter
- elektroner
- dukke
- energisk
- energi
- nok
- sikrer
- feil
- evaluert
- Selv
- hendelser
- used
- forventet
- eksperiment
- eksperimenter
- forklarer
- utforske
- utforsket
- Facility
- Trekk
- Egenskaper
- Felt
- Først
- Til
- skjema
- fire
- fra
- fullt
- fundamental
- galakser
- mellomrom
- generelt
- flott
- HAD
- Ha
- helium
- hjelpe
- Høy
- høyere
- svært
- håp
- Hvordan
- Men
- HTTPS
- identifisert
- if
- in
- Inkludert
- india
- informasjon
- innledende
- Institute
- samhandle
- utstedelse
- IT
- DET ER
- Japan
- jpg
- kjent
- stor
- større
- Law
- LÆRE
- Nivå
- ligger
- ligger
- hovedsakelig
- Making
- max bredde
- maksimal
- Kan..
- måle
- måling
- målinger
- medlem
- Middle
- millioner
- modeller
- mer
- mest
- mye
- Mumbai
- Natur
- Trenger
- Ny
- Antall
- tall
- observatorium
- of
- on
- ONE
- opprinnelse
- opprinnelse
- Annen
- vår
- enn
- spesielt
- perioden
- Fotoner
- Fysikk
- Fysikkens verden
- plukket
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- Point
- mulighet
- makt
- Precision
- tidligere
- produsere
- protoner
- gi
- Puslespill
- REGN
- område
- RAY
- å nå
- region
- påkrevd
- forskning
- forskere
- Resultater
- anmeldelse
- sier
- SEA
- sekundær
- flere
- Form
- Viser
- lignende
- Enkelt
- sitter
- snart
- Kilder
- Sør
- Rom
- rombasert
- Spectrum
- Stjerner
- statistisk
- Still
- Forsterke
- Studer
- foreslår
- foreslår
- supernova
- lag
- teknikker
- Teknologi
- enn
- Det
- De
- deres
- Disse
- de
- denne
- trodde
- tusen
- Gjennom
- thumbnail
- ganger
- til
- også
- tok
- reiser
- sant
- forståelse
- forstås
- Universe
- enestående
- us
- Se
- var
- we
- var
- hvilken
- mens
- vindu
- med
- verden
- år
- ennå
- zephyrnet