Космические лучи ежесекундно «атакуют» Землю: откуда они взялись на самом деле

Публикация: 20.09.2022
Источник Комментарии

Космические лучи ежесекундно «атакуют» Землю: откуда они взялись на самом деле

Международная группа ученых разработала компьютерную программу, которая моделирует перенос космических лучей в космосе. Физики надеются, что это поможет разгадать тайну, откуда они появляются.

Что такое космические лучи?

Космические лучи по своей природе — это элементарные частицы и ядра атомов, которые движутся с высокими энергиями в космическом пространстве. Основными источниками первичных космических лучей считаются взрывы сверхновых звезд (галактические космические лучи) и Солнце, однако их природа до сих пор до конца неизучена.

Большие энергии (до 1 016 эВ) галактических космических лучей ученые объясняют ускорением частиц на ударных волнах, образующихся взрывах сверхновых. Они движутся практически со скоростью света, составляющей приблизительно 300 000 км/с.

История открытия

Космические лучи открыл в 1912 году австрийский физик Виктор Гесс. Он был сотрудником Радиевого института Вены и проводил исследования ионизированных газов. Однако и до этого момента ученые подозревали об их существовании.

Французский физик Шарль Огюстен де Кулон, исследуя природу электричества с помощью электроскопа, обнаружил, что заряд спонтанно утекает с листков фольги даже при самой лучшей электроизоляции. Позже Уильям Крукс выяснил, что скорость этого процесса снижается, когда понижается давление воздуха в электроскопе. Так ученый пришел к выводу, что причина разряда — в ионизации воздуха.

Автор: Montage: Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics / A.Chantelauze, Picture: Pierre Auger Observatory. Авторские права: CC BY-NC 4.0

Однако в чем его причина, было неизвестно, пока физики не открыли феномен радиоактивности. Потом ученые выдвинули гипотезу о существовании глобального радиационного фона, источником которого являлась либо Земля, либо атмосфера, либо космос.
После серии экспериментов Гесс пришел к выводу, что источник радиации — небо. Ученый назвал ее «высотным излучением».

Спустя 20 лет Гесс получил Нобелевскую премию, а его исследования послужили фундаментом для развития новой области науки — физики космических лучей. С тех пор ученые далеко продвинулись в их исследовании, но на некоторые вопросы нет ответа до сих пор. Например, о скорости и процессе образования космических лучей.

Почему космические лучи тяжело наблюдать?

С момента открытия космических лучей 100 лет назад исследователи пытаются расшифровать, откуда они берутся. Проблема в том, что если смотреть с Земли, то невооруженным глазом их не рассмотреть «по отдельности». Они одинаково ярко освещены почти везде, куда бы ни посмотрел человек.

Цветные линии показывают, как космические лучи отклоняются в магнитных полях. 
Белые прямые линии представляют крупномасштабное магнитное поле. 
На траектории движения частиц (цветные линии) действуют не показанные здесь мелкомасштабные магнитные поля. 
Иллюстрация: Лукас Мертен

Все потому, что солнечный свет рассеивается в атмосфере Земли и равномерно распространяется по небу. Космические лучи также рассеиваются на пути к планете. Это происходит за счет взаимодействия с магнитными полями. Все, что мы можем видеть с поверхности Земли, — это равномерно освещенное изображение. Однако само происхождение излучения остается неизвестным.

Что сделали ученые?

Чтобы решить проблему, ученые создали специальную компьютерную программу CRPropa (англ. Cosmic Ray Propagation Framework, схема распространения космических лучей). Она позволяет ученым отслеживать траектории частиц от их образования до прибытия на Землю. Кроме того, данные помогут полностью объяснить взаимодействие частиц с материей и фотонными полями во Вселенной.

Примечательно, что программа моделирует не только распространение космических лучей, но и сигнатуры нейтрино и гамма-лучей, которые возникают при их взаимодействии. В отличие от космических лучей, эти частицы-мессенджеры можно наблюдать непосредственно из их источников. Все потому, что они летят к Земле по прямому пути.

Напомним, нейтрино — это нейтральные фундаментальные частиц с полуцелым спином. Они участвуют только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Ранее «Хайтек» рассказывал, что это такое и какие еще взаимодействия существуют в природе.

На них держится Вселенная: как работают четыре главные силы природы

Кроме того, ученые планируют использовать программное обеспечение, чтобы предсказывать такие сигнатуры нейтрино и гамма-лучей от далеких галактик, таких как вспышки звезд или активные галактики.

Как она поможет?

Авторы разработки уверены — их ПО «открывает новые окна во Вселенную». С ее помощью физики исследуют новые энергетические диапазоны, которые невозможно полностью охватить с помощью доступных на сегодняшний день программ.

А самое главное — теперь ученые разработают теоретическую модель, которая описывает движение космических лучей из нашей галактики Млечный Путь к далеким скоплениям звезд и сравнить данные с наблюдениями.

Программу моделирования разработали 17 исследователей из Германии, Испании, Голландии, Италии, Хорватии, Англии и Австрии. Проект проводился в рамках Совместного исследовательского центра, который финансируется Немецким исследовательским фондом.

Ученые уверены, CRPropa внесет значительный вклад в понимание того, откуда берутся космические лучи. Новые теоретические расчеты помогут физикам интерпретировать разнообразные данные, которые ученые получают от различных инструментов, наблюдающих за космосом.

Читать далее:

Посмотрите на явление, которое просто невозможно на Марсе

Огромный спутник может затмить все звезды и планеты на ночном небе

Китай заявил, что через 6 лет у них будет термоядерная энергия


Понравилась статья? Поделись с друзьями!

LongReef Team Автор статьи: LongReef Team
18
Нет Комментариев.
Но, вы можете быть первыми кто его оставит

Авторизуйся что бы оставить свой коммент...

Популярные Статьи

Стали известны имена всех лауреатов «технических» направлений Нобелевской премии. Впереди — призеры...
06.10.2022
Трансплантация фекальной микробиоты становится все более популярной. Только в Европе ежегодно...
05.10.2022
Ученые на один шаг приблизились к тому, чтобы сделать технологию термоядерного синтеза...
04.10.2022
Ученые придумали, как по-новому диагностировать и лечить онкологические заболевания, изучив...
03.10.2022
Одно из первых изображений, который получил телескоп «Джеймс Уэбб» изучили еще раз. «Хайтек»...
03.10.2022
Исследователи показали, что спиновые кубиты в квантовых компьютерах могут хранить информацию до...
30.09.2022
Считается, что рождение ребенка — радостное событие. Но старшие братья и сестры нередко резко...
29.09.2022
Ученые всего мира возлагают огромные надежды на данные телескопа «Джеймс Уэбб». Однако сотрудники...
28.09.2022
Простая и понятная ньютоновская физика в XX веке сменилась множеством сложных концепций. Хотя у...
28.09.2022
Первый эксперимент по защите Земли от космической угрозы прошел, но успешно или нет, пока не ясно....
27.09.2022
Новое исследование показало, что ореолы темной материи ультрадиффузных галактик очень странные...
26.09.2022
Рынок ИИ в медицине за ближайшие шесть лет вырастет почти в десять раз — с $6,9 млрд до $67 млрд. В...
23.09.2022
С помощью физики и крохотного магнита исследователи обнаружили новую структуру теломерной ДНК....
22.09.2022
19 сентября Европейское космическое агентство опубликовало новый снимок телескопа «Джеймс Уэбб». На...
21.09.2022
Почти три десятилетия назад российский космонавт Валерий Поляков установил рекорд, проведя в...
20.09.2022
Лось для краш-теста, запоры у скорпионов и биение сердца влюбленных — все это не шуточные фразы, а...
16.09.2022
Раскручивая гайку в невесомости, советский космонавт обнаружил необычный эффект. Она начинала...
16.09.2022
Аномальный квантовый эффект Холла очень полезен для человечества. Но вызвать его не так уж просто....
15.09.2022
У ученых тоже бывают курьезные истории и ошибки, иногда они даже приводят к неожиданным открытиям....
15.09.2022
Используя данные, собранные космическим зондом Solar Orbiter во время последнего сближения со...
14.09.2022
В России кадровый голод ИТ-рынка оценивается в миллион человек. По подсчетам Ассоциации предприятий...
13.09.2022
Одна из основных цель астрономов — найти жизнь за пределами Солнечной системы. Недавно прозвучал...
13.09.2022
В ходе нового исследования физики впервые увидели магноны с помощью простого оптического эффекта....
12.09.2022
Ученые впервые доказали предполагаемое существование вихрей в черных дырах. «Хайтек» рассказывает,...
12.09.2022
В отчете Организации Объединенных Наций, опубликованном в четверг, утверждается, что...
09.09.2022
Недавно распространившийся компьютерный вирус использует изображение, полученное космическим...
08.09.2022
Большой адронный коллайдер в ЦЕРН вернулся к работе после запланированного на три года технического...
08.09.2022
Европейское космическое агентство (ЕКА) объявило о создании установки для сверхбыстрого...
07.09.2022
В последнее годы с Бетельгейзе происходит много странного, стоит вспомнить ее затмение. Оказалось,...
07.09.2022
Пузыри Ферми — одна из самых необычных структур Млечного Пути. Гигантские волны плазмы,...
06.09.2022
На прошлой неделе было опубликовано первое изображение экзопланеты, расположенной за пределами...
05.09.2022
НАСА назначило на 3 сентября запуск сверхтяжелой ракеты, которая должна стать первым шагом к...
02.09.2022
Сильное взаимодействие определяет фундаментальные свойства материи, связывает кванты в адроны и...
02.09.2022
Метавселенная, виртуальная, дополненная и смешанная реальность — это не только про игры и...
31.08.2022
Почти столетие турбулентность статистически описывают как случайный процесс. Однако впервые ученые...
31.08.2022
Огромный чашеобразный метеоритный кратер в Аризоне, который образовался около 50 000 лет назад,...
31.08.2022
Открытие расширения Вселенной удалось объяснить, добавив в космологическую модель таинственную...
30.08.2022
Фантастические миры и их обитатели будоражат умы людей уже более сотни лет, и технологии,...
30.08.2022
Энергию можно улавливать в виде электрического заряда и тепла, но до сих пор было невозможно...
29.08.2022
В августе 1992 года ученые обнаружили первый объект пояса Койпера. За прошедшие 30 лет их...
29.08.2022
Ученые давно мечтают о том, чтобы использовать возможности квантового мира для решения практических...
26.08.2022
Кембрийский взрыв известен тем, что множество странных и экзотических существ появились именно...
24.08.2022
Международная группа исследователей наконец-то доказала, что медленно вращающиеся черные дыры Керра...
23.08.2022
История происхождения спутников Марса — Фобоса и Деймоса — на протяжении многих лет остается тайной...
23.08.2022
Направляя лазерный импульс Фибоначчи на атомы внутри квантового компьютера, физики создали...
22.08.2022
Тихий океан считается самым большим на Земле. Но на самом деле это лишь след от Панталасса....
22.08.2022
Прошло уже почти 100 лет с тех пор, как астрофизики пришли к консенсусу и признали расширение...
19.08.2022
На прошлой неделе китайские СМИ объявили о завершении строительства первой испытательной линии...
17.08.2022
Экстремальная жара в 2022 году вызвала лесные пожары, засуху и таяние ледников. Однако благодаря ей...
17.08.2022
Для тех, кому всегда хотелось назвать планету, НАСА подготовило такую возможность. «Хайтек»...
16.08.2022
Сноуборд появился благодаря коренным гавайцам, желанию серферов кататься, даже когда нет волн, и...
16.08.2022
После запуска телескопа «Джеймс Уэбб» астрофизики начали объявлять об обнаружении самых далеких и...
16.08.2022
Исследование показало, что темная энергия появляется в результате давления гигантских космических...
12.08.2022
Огромный телескоп Магеллана стал на шаг ближе к тому, чтобы стать самым большим из когда-либо...
11.08.2022
26 июля «Роскосмос» заявил, что Россия покинет Международную космическую станцию после 2024 года и...
10.08.2022
Землеройки переносят новый вирус в Китае. «Хайтек» рассказывает о симптомах и возможной угрозе.
10.08.2022
Социологи из Чикагского университета разработали алгоритм, который может прогнозировать...
10.08.2022
Идею, которая раньше была только гипотезой и частью научной фантастики, теперь можно подтвердить....
09.08.2022
6 августа 2012 года марсоход Curiosity успешно приземлился в кратере Гейла на Марсе. За эти годы он...
08.08.2022
Кризис производства кремния показал, как сильно мы зависим от полупроводников. Нехватка материала,...
06.08.2022