Мощнее "частицы Бога". Российские физики изучили загадочный космический луч

1 241

РИА Новости

Сегодня

Рассвет в космосе© iStock.com / tusumaru

Международная коллаборация Telescope Array опубликовала результаты исследования космического луча чрезвычайно высокой энергии, пришедшего из пустынной области Вселенной. Решающую роль в физической интерпретации уникального события сыграли ученые из Института ядерных исследований РАН.

Космические лучи

Космические лучи — это потоки высокоэнергетических частиц и ядер атомов. Их источниками, по мнению ученых, могут быть гамма-всплески — крупнейшие взрывные явления во Вселенной, сверхмассивные черные дыры в центре галактик, а также нейтронные звезды, обладающие сильнейшими магнитными полями.

Частицы космических лучей входят в атмосферу Земли и, сталкиваясь с ядрами атомов азота и кислорода, генерируют большое количество вторичных частиц. Те, в свою очередь, становятся источником дальнейших каскадов распада. Подобные явления называют широкими атмосферными ливнями (ШАЛ). Иногда в ходе ШАЛ первоначальная частица выдает миллиарды вторичных частиц, высыпающихся на земную поверхность на площади до десяти квадратных километров.

Для наблюдения за атмосферными ливнями сооружают специальные установки — массивы поверхностных детекторов, совмещенные с флуоресцентными телескопами. Обсерватория Telescope Array представляет собой решетку из 507 поверхностных детекторов (каждый площадью три квадратных метра), расставленных на расстоянии 1,2 километра друг от друга на участке 700 квадратных километров. Анализируя основные параметры — время прихода и величину сигнала, полученные каждым из приборов, — ученые рассчитывают направление прихода и энергию космических лучей.

Так в представлении художника выглядит широкий атмосферный ливень, порожденный космической частицей чрезвычайно высокой энергии, который фиксируют наземные детекторы обсерватории Telescope Array© OSAKA METROPOLITAN UNIVERSITY/L-INSIGHT, KYOTO UNIVERSITY/RYUUNOSUKE TAKESHIGE

Еще одна "частица Бога"

Обычно энергия частиц космических лучей лежит в диапазоне от десяти МэВ до десяти ГэВ (106-109 эВ), иногда выше. Крайне редко встречаются частицы со сверхвысокими энергиями — более одного эксаэлектронвольта (один ЭэВ = 1018 эВ). Это примерно в миллион раз больше, чем удалось достичь на самом мощном рукотворном ускорителе — Большом адронном коллайдере, где обнаружили так называемую частицу Бога, завершающую Стандартную модель физики, — бозон Хиггса.

Абсолютно уникальны наблюдения частиц с энергией выше 1020 эВ. Первую такую ультравысокоэнергетическую (3 х 1020 электронвольт) частицу зарегистрировали 15 октября 1991-го на испытательном полигоне Дагвэй в штате Юта с помощью предшественника Telescope Array — детектора космических лучей "Глаз мухи" (Fly's Eye Cosmic Ray Detector). Открытие настолько поразило ученых, что частице дали имя Oh-My-God ("О, мой боже!").

Физики пока не знают, с какими явлениями во Вселенной связаны частицы сверхвысоких энергий. Такие события интересны прежде всего тем, что из-за своей рекордной энергии они меньше отклоняются космическими магнитными полями и, по всей видимости, приходят к нам из-за пределов Галактики. А значит, могут служить принципиально новым каналом получения информации о внегалактических объектах. Существует мнение, что наблюдения за космическими лучами сверхвысоких энергий станут "астрономией нового поколения", а может быть, позволят в будущем раздвинуть границы Стандартной модели.

Детекторы массива Telescope Array, подготовленные к расстановке на местности© Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo

Новая космическая загадка

В мае 2021-го установка Telescope Array, сменившая в 2008-м "Глаз мухи", зарегистрировала еще одно экстраординарное событие — прилет частицы с энергией 2,44 х 1020 эВ. Поскольку она появилась на рассвете, обнаружившие ее японские ученые из Университета Осаки дали ей имя Аматэрасу в честь богини Солнца из синтоистского пантеона.

Несмотря на то, что наземные детекторы расположены на значительном расстоянии друг от друга, в общей сложности 23 прибора зарегистрировали сигнал с микросекундной разницей во времени. Такой результат указывает на то, что это был именно ШАЛ, порожденный одной частицей ультравысокой энергии.

В анализе данных участвовали ученые из США, Японии, Южной Кореи, Бельгии и России. Результаты опубликованы в журнале Science.

На первом этапе ученые из Института ядерных исследований (ИЯИ) РАН обработали сигнал, полученный со всех станций наземной решетки детекторов Telescope Array, с помощью методов машинного обучения. Результаты показали, что эта частица — скорее всего, протон или ядро атома.

"С высокой степенью достоверности установлено, что частица не может быть гамма-квантом. Это не позволяет связать ее с каким-либо процессом за пределами Стандартной модели физики частиц", — говорит один из участников исследования, научный сотрудник лаборатории обработки больших данных ИЯИ РАН Иван Харук.

На втором этапе траекторию прилета частицы соотнесли с трехмерной картой Вселенной. Оказалось, что в направлении, откуда, по расчетам, прилетела частица, нет ни одного объекта, который может быть потенциальным источником мощного луча.

"Установлено, что частица пришла из пустой области в локальной Вселенной. Это указывает на ее очень сильное отклонение от источника и, следовательно, на то, что частица с высокой вероятностью является атомным ядром с большим зарядом, — рассказывает еще один автор статьи, научный сотрудник той же лаборатории Михаил Кузнецов. — Это, в свою очередь, говорит о том, что ее источник, хотя он и не идентифицирован явно, находится относительно близко к нашей Галактике".

Ранее большинство частиц со сверхвысокими энергиями, фиксируемых установкой Telescope Array, приходило в основном из одной и той же 20-градусной зоны в направлении созвездия Большой Медведицы. Теперь же направление совсем другое. Ученые рассчитывают, что дальнейшее исследование частицы Аматэрасу, в частности компьютерное моделирование ее распространения через Вселенную, позволит ограничить круг возможных источников всех космических лучей ультравысоких энергий.

Планы на будущее

Эксперимент Telescope Array продолжается. Планируют более детально исследовать источники сверхвысокоэнергичных частиц в рамках проекта по модернизации установки, получившего наименование TA х 4 — с увеличением площади в четыре раза.

Российские ученые надеются, что разработанные ими методы, основанные на машинном обучении, дадут возможность провести анализ с повышенной точностью и понять, что именно представляют из себя космические лучи ультравысоких энергий: протоны или более тяжелые ядра.

"Регистрация космических лучей предельно высоких энергий дает возможность вести поиск проявлений новых частиц и взаимодействий в ранее недоступных для исследования областях, — комментирует направление будущих исследований главный научный сотрудник отдела теоретической физики ИЯИ РАН, член-корреспондент РАН Сергей Троицкий. — Подобные модели, связанные прежде всего с нейтринным сектором и с сектором темной материи, могут решить ряд фундаментальных проблем современной физики".

По мнению ученых, концепция многоканальной астрономии позволит объединить данные с наблюдениями радиоволн, инфракрасных лучей, видимого света, ультрафиолета, рентгеновского и гамма-излучения, нейтрино и гравитационных волн. И тем самым расширить представления о космической среде в целом.

Источник:  https://dzen.ru/a/ZWGCDawZKma9...

Истинный ментально-чувственный оберег или иммунитет для каждого человека и человеческого общества в целом сформирован и оглашён на межгосударственном уровне. Осталось лишь каждому из нас его искренне принять, осознать и воплотить на практике. https://cont.ws/@bernardshaw17... - Россия стала Родиной подлинной надмирной идеи – вечной идеологии для всех времён и народов

О секрете достижения сверхсознательного мировосприятия, давно ставшем секретом Полишинеля. https://cont.ws/@bernardshaw17... - Интегральная психофизиология как инструмент адекватного отражения психической деятельности человека

Как решить вопрос реального пробуждения сознания людей, чтобы сохранить всему человечеству достойную жизнь на Земле? https://cont.ws/@bernardshaw17... - Основная роль России – предотвращение сценария «золотого миллиарда»

Законы Бытия обойти или проигнорировать невозможно, поскольку они незыблемы и вечны: https://cont.ws/@bernardshaw17... - О реинкарнации, как об одном из четырёх ЗАКОНОВ БЫТИЯ

Эталонный глобальный интернет в природе существует столько же, сколько существуют люди на Земле. И это научно подтверждённый факт. Не верите? https://cont.ws/@bernardshaw17... - Кратко и по существу о коллективном бессознательном

Можно ли верить священным писаниям в части предсказаний о грядущих событиях? https://cont.ws/@bernardshaw17... - Как меняется климат на планете Земля: Пустыня зацвела в Саудовской Аравии 2023. Последствия аномальной погоды в Аравии!

Для тех, кто до сих пор ещё не понял, чем на самом деле занимается историк Андрей Фурсов: https://cont.ws/@bernardshaw17... - Об истинной цели и сути публикаций Андрея Ильича Фурсова

Надмирная идея – вечная идеология для всех времён и народов уже стала работать на межгосударственном уровне стран БРИКС: https://cont.ws/@bernardshaw17... - Очевидное-невероятное - лёд тронулся, пришло время снять многовековую пелену забвения с тщательно замалчиваемых фундаментальных знаний о ЧЕЛОВЕКЕ и его истинной Природе

Надмирная идея – вечная идеология для всех времён и народов уже стала работать на межгосударственном уровне стран БРИКС: https://cont.ws/@bernardshaw17... - Очевидное-невероятное - лёд тронулся, пришло время снять многовековую пелену забвения с тщательно замалчиваемых фундаментальных знаний о ЧЕЛОВЕКЕ и его истинной Природе. Часть 2

Цитата из письма Александру Васильевичу Клюеву Кривоносова Михаила Михайловича - действующего Президента Экспертного совета высокого уровня БРИКС: «Думаю, что ваши книги готовые, замечательные учебные пособия для главной науки будущего –человековедения». https://cont.ws/@bernardshaw17... - Экспертный совет ЭСВУ БРИКС / BRICS (А.В.Клюев и БРИКС)

Принято считать, что каждый человек вправе сам определять цель и смысл своей жизни. Насколько же верно такое представление по этим фундаментальным вопросам? https://cont.ws/@bernardshaw17... - ОБ ИСТИННОЙ ЦЕЛИ И СМЫСЛЕ ЖИЗНИ

Здесь можно найти ответы на все вопросы Бытия. Новый взгляд на христианство. Это вовсе не религия, а лишь чёткое отражение объективной РЕАЛЬНОСТИ! https://cont.ws/@bernardshaw17... - Христианство, как реальная Космическая СИЛА, ведущая всё человечество к тотально осознанной жизни

Есть коренное, фундаментальное отличие людей Западного мира и людей с Западным типом мировосприятия от русских людей. Чем же конкретно отличаются немцы, бритты, французы и прочие западные люди от русских: https://cont.ws/@bernardshaw17... - Сильное наводнение разрушило миф о немецком порядке


Мы знаем, что они задумали или о наивной западной хитрости

Вы не задумывались для чего Россия опубликовала запись разговора двух немецких военных, обсуждающих удары по нашей стране и возможность отправки войск Германии в зону конфликта?Вариант ...

Началась чистка элит: задержан всем известный олигарх

По всей вероятности, в России в конце концов началась акция по "очистке" элиты, и сегодня олигархи, которые не принимали слова Владимира Путина всерьез, вынуждены серьезно задуматься о ...

Расписание Путина (секретные документы)

Над Кремлем не гаснут звезды, Путин никогда не спит. Все, теперь спасаться поздно – Кремль вас поработит. Расписание Путина* *составлено по публикациям Самых Правдивых западных СМИ....

Обсудить