Kosminių spindulių protonai atskleidžia naujas spektrines struktūras esant didelei energijai


Kosminių spindulių protonai atskleidžia naujas spektrines struktūras esant didelei energijai

Spektrinių struktūrų stebėjimas kosminių spindulių protonų sraute nuo 50 GeV iki 60 TeV su kalorimetriniu elektronų teleskopu Tarptautinėje kosminėje stotyje. Kreditas: Vasedos universitetas

Kosminiai spinduliai sudaro didelės energijos protonus ir atomų branduolius, kilusius iš žvaigždžių (tiek mūsų galaktikoje, tiek iš kitų galaktikų), kuriuos pagreitina supernovos ir kiti didelės energijos astrofiziniai objektai.

Dabartinis mūsų supratimas apie Galaktikos kosminių spindulių energijos spektrą rodo, kad jis priklauso nuo galios dėsnio, nes tam tikrame energijos diapazone aptiktų protonų spektrinis indeksas mažėja pagal galios dėsnį, kai energija didėja.

Tačiau naujausi stebėjimai, atlikti naudojant magnetinius spektrometrus mažiems energijos lygiams ir kalorimetrus aukštam energijos lygiui, rodo nukrypimą nuo šio galios dėsnio pokyčio, kai protonų spektrinis indeksas tampa didesnis, kai energija yra keli šimtai GeV, kai energija yra iki 10 TeV. . Po šio „spektrinio sukietėjimo“, kuriam būdinga mažesnė absoliuti spektrinio indekso vertė, naudojant kalorimetrinį elektronų teleskopą (CALET), virš 10 TeV buvo aptiktas „spektrinis suminkštėjimas“. kosminis teleskopas įrengtas Tarptautinėje kosminėje stotyje.

Tačiau norint patvirtinti šias spektrines struktūras, reikia atlikti geresnius matavimus su aukšta statistika ir mažu neapibrėžtumu.

Būtent tai užsibrėžė tarptautinių mokslininkų komanda, vadovaujama docento Kazuyoshi Kobayashi iš Japonijos Vasedos universiteto. “Su CALET surinktais duomenimis per maždaug 6,2 metų, mes pateikėme išsamią kosminių spindulių protonų spektrinę struktūrą. Mūsų duomenų naujumas yra aukštos statistikos matavimas platesniame energijos diapazone nuo 50 GeV iki 60 TeV. “, – sako Kobayashi.

Žurnale buvo paskelbtos jų tyrimo išvados, į kurias įtrauktas profesorius emeritas Shoji Torii iš Wasedos universiteto (PI arba pagrindinis CALET projekto tyrėjas) ir profesorius Pier Simone Marrocchesi iš Sienos universiteto Italijoje. Fizinės apžvalgos laiškai.

Nauji stebėjimai patvirtino spektrinį sukietėjimą ir minkštėjimą žemiau ir virš 10 TeV, o tai rodo, kad protonas energijos spektras neatitinka vieno galios dėsnio varianto visam diapazonui. Be to, spektrinis minkštėjimas, prasidedantis maždaug 10 TeV, atitinka ankstesnį matavimą, apie kurį pranešė „Dark Matter Particle Explorer“ (DAMPE) kosminis teleskopas. Įdomu tai, kad spektrinio minkštinimo perėjimas buvo ryškesnis nei spektrinio grūdinimo.

Naujųjų CALET duomenų svyravimai ir neapibrėžtumas buvo kontroliuojami naudojant Monte Karlo modeliavimą. Statistika buvo pagerinta maždaug 2,2 karto, o spektrinio kietėjimo ypatybė patvirtinta didesne, daugiau nei 20 sigmų, reikšme.

Kalbėdamas apie šio tyrimo svarbą, Kobayashi pažymi, kad „šis rezultatas reikšmingai prisidės prie mūsų supratimo apie supernovų sukeliamą kosminių spindulių pagreitį ir jų sklidimo mechanizmą. kosminiai spinduliai. Kitas žingsnis būtų išplėsti mūsų protonų spektro matavimą iki dar didesnės energijos su mažesniu sisteminiu neapibrėžtumu. Tai turėtų lydėti teorinio supratimo pasikeitimas, kad būtų galima prisitaikyti prie naujų stebėjimų.

Tačiau tai ne tik apie kosminius spindulius. Atvirkščiai, tyrimas rodo, kiek daug mes vis dar nesuprantame apie savo visatą ir kad verta tai apmąstyti.


Tiksliausi kosminių spindulių protonų ir helio spektrų matavimai virš TeV


Daugiau informacijos:
O. Adriani ir kt., Spektrinių struktūrų stebėjimas kosminių spindulių protonų sraute nuo 50 GeV iki 60 TeV naudojant kalorimetrinį elektronų teleskopą Tarptautinėje kosminėje stotyje, Fizinės apžvalgos laiškai (2022). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.101102

Citata: Kosminių spindulių protonai atskleidžia naujas spektrines struktūras esant didelei energijai (2022 m. spalio 3 d.), gauta 2022 m. spalio 3 d. iš https://phys.org/news/2022-10-cosmic-ray-protons-reveal-spectral.html

Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokius sąžiningus sandorius privačių studijų ar mokslinių tyrimų tikslais, jokia dalis negali būti atkuriama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informaciniais tikslais.