CERN pirmą kartą laboratorijoje atkūrė kosminių spindulių lietų

Fizikai, dirbantys su CERN Didžiuoju hadronų priešpriešinių srautų greitintuvu, pirmą kartą laboratorijoje išmatavo kosminių spindulių susidūrimus su atmosferos dujomis, atverdami naują langą į dalelių srautus, kurie nuolat bombarduoja Žemę. Rezultatai, paskelbti žurnale Physical Review Letters, yra dešimteriopai tikslesni už esamus kompiuterinius modelius ir gali pakeisti tai, kaip mokslininkai tiria didžiausios energijos įvykius visatoje.journals.aps+1

Kosminio lietaus atkūrimas laboratorijoje

2025 m. liepos 1 d. CERN mokslininkai pirmą kartą įvedė deguonies srautus į Didįjį hadronų priešpriešinių srautų greitintuvą ir privertė juos susidurti su protonais 9,62 TeV energija. Protonų srautas atstojo kosminius spindulius, o deguonies srautas reprezentavo Žemės atmosferą. Šie susidūrimai atkūrė pirmuosius momentus to, ką tyrėjai vadina kosminiu lietumi, kai kosminiai spinduliai atsitrenkia į atmosferos atomus.phys+1

ATLAS eksperimentas, kurį vykdo tūkstančiai mokslininkų, užfiksavo milijonus dalelių išsisklaidymo vaizdų naudodamas 100 milijonų pikselių kamerą, galinčią įrašyti iki 40 milijonų susidūrimų per sekundę. Tyrėjai išanalizavo 246 milijonus įvykių, kad išmatuotų dalelių skaičių, energiją ir kampus, pasiekdami didesnį nei dešimteriopą tikslumą lyginant su konkuruojančiais modeliais.arxiv+1

Dalelių fizikos ir astrofizikos sujungimas

Tyrimui vadovavo fizikas Jesse Liu, dabar dirbantis Niujorko universitete, kuris kartu su fizike Lydia Beresford kelerius metus siekė pritaikyti esamus CERN instrumentus kosminių spindulių tyrimams. Remiantis NYU pranešimu, rezultatai padeda iššifruoti tarpžvaigždinių dalelių kilmę ir yra pirmieji tokio pobūdžio matavimai kontroliuojamomis laboratorinėmis sąlygomis.phys+1

Šie matavimai apima protonų ir deguonies sąveikos skerspjūvį, kurie padės mokslininkams nustatyti didelės energijos kosminių spindulių sudėtį, ypač tai, kiek jų sudaro vandenilio branduoliai, o kiek sunkesni atomai. Šios sudėties supratimas gali suteikti užuominų apie tai, iš kur kyla kosminiai spinduliai ir kaip jie pasiekia ekstremalią energiją, – klausimai, kurie išlieka aktualūs nuo tada, kai Victoras Hessas prieš daugiau nei šimtmetį atrado kosminius spindulius.arxiv+1

Kas toliau

Šis tyrimas atnaujina ryšius tarp dalelių fizikos ir didelės energijos astrofizikos. Kaip pažymėjo ATLAS, rezultatai sukuria naują būdą naudoti LHC kaip kosminių spindulių laboratoriją, atveriant kelią detaliems protonų ir deguonies sąveikos tyrimams. Patobulinti modeliai bus vertingi didelio masto kosminių spindulių observatorijoms, tokioms kaip Telescope Array projektas Jutoje, kurios šiuo metu remiasi prieštaringais modeliais duomenims interpretuoti.atlas-public.cern+1