W Wielkim Zderzaczu Hadronów fizycy zderzyli protony z jonami tlenu, aby odtworzyć oddziaływania wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego z atmosferą Ziemi. Wyniki pomogą m.in. zrozumieć działanie promieni kosmicznych i ich naturę.
Promienie kosmiczne (nadlatujące z przestrzeni cząstki o wysokich energiach) produkowane na przykład przez supernowe mogą nieść ponad milion razy więcej energii niż cząstki emitowane przez Słońce.
Jak zwracają uwagę naukowcy z New York University, są one znacznie bardziej zagadkowe niż również nie do końca poznane cząstki powodujące zorze czy promienie kosmiczne o niższych energiach.
Badania tych tajemniczych cząstek opierały się do tej pory głównie na komputerowych symulacjach, które przynoszą mieszane rezultaty.
Teraz międzynarodowy zespół naukowców, korzystając z Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) odtworzył warunki, w których wysokoenergetyczne cząstki wpadają w ziemską atmosferę i zderzają się z jej gazami.
– Teraz lepiej rozumiemy, jak cząstki pochodzące z obiektów bardziej egzotycznych niż Słońce oddziałują z naszą atmosferą. Poszerzając wiedzę o wysokoenergetycznych zderzeniach promieniowania kosmicznego w ziemskiej atmosferze, zrobiliśmy kolejny krok w kierunku rozwikłania wielu tajemnic Wszechświata – mówi Jesse Liu z New York University, jeden z głównych autorów badania opisanego w magazynie „Physical Review Letters”.
– Opublikowane wyniki są naprawdę wyjątkowe, ponieważ te dane są unikatowe, a według naszych pomiarów wcześniejsze modele tego rodzaju oddziaływań są w rzeczywistości bardzo niedokładne – dodaje Cigdem Issever z Uniwersytetu Humboldtów w Berlinie, współautorka pracy.
Ze względu na kluczową rolę tlenu w ziemskiej atmosferze, naukowcy po raz pierwszy wprowadzili do Wielkiego Zderzacza Hadronów wiązki jonów tlenu i zderzyli je z wiązkami protonów wytwarzanymi naśladujących promienie kosmiczne pochodzące z supernowych.
W ten sposób, jak relacjonują, po raz pierwszy na świecie wykonali pomiary „deszczu” cząstek kosmicznych odtworzonego w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych.
Wykonano miliony szczegółowych zdjęć tych zderzeń za pomocą 100-megapikselowej kamery rejestrującej skutki kolizji zachodzących nawet 40 milionów razy na sekundę.
Detektory zmierzyły jednocześnie liczbę, energie i kierunki cząstek powstających w opisanych zderzeniach protonów, co dało naukowcom precyzyjny obraz zjawiska.
– Nowe wyniki znacznie poszerzają naszą wiedzę o tych subatomowych oddziaływaniach i pomogą nam lepiej badać naturę wysokoenergetycznych cząstek docierających z kosmosu do Ziemi – podsumowuje prof. Liu.
Więcej informacji: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/f3nk-5lt9
Marek Matacz (PAP)
mat/ agt/
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
