CERN laboratuvarda kozmik ışın yağmurlarını ilk kez yeniden yarattı

CERN'in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda çalışan fizikçiler, kozmik ışınların atmosferik gazlarla çarpışmalarının ilk laboratuvar ölçümlerini gerçekleştirerek Dünya'yı sürekli bombardımana tutan parçacık duşlarına yeni bir bakış açısı sundu. Physical Review Letters'da yayımlanan sonuçlar, mevcut bilgisayar modellerinden on kat daha hassas ve bilim insanlarının evrendeki en yüksek enerjili olayları inceleme biçimini değiştirebilir.journals.aps+1

Laboratuvarda Kozmik Fırtınaları Yeniden Yaratmak

1 Temmuz 2025'te CERN'deki bilim insanları, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'na ilk kez oksijen demetleri gönderdi ve bunları 9.62 TeV kütle merkezi enerjisinde protonlarla çarpıştırdı. Proton demeti, patlayan yıldızlardan ve süper kütleli kara deliklerden evrene yayılan hızlı hareket eden çekirdekler olan kozmik ışınların yerini tutarken, oksijen demeti Dünya atmosferini temsil etti. Çarpışmalar, araştırmacıların "kozmik yağmur" olarak adlandırdığı, kozmik ışınların atmosferik atomlara çarptığında tetiklenen parçacık kaskadlarının ilk anlarını yeniden yarattı.phys+1

Binlerce bilim insanının görev yaptığı bir futbol sahası büyüklüğündeki ATLAS dedektörü, saniyede 40 milyon çarpışmayı kaydedebilen 100 milyon piksellik bir kamera kullanarak ortaya çıkan parçacık spreylerinin milyonlarca yakın çekim görüntüsünü yakaladı. Araştırmacılar, üretilen parçacıkların sayısını, enerjilerini ve açılarını ölçmek için 246 milyon seçilmiş olayı analiz ederek, rakip hadronik etkileşim modelleri arasındaki farklardan on kat daha fazla hassasiyete ulaştı.arxiv+1

Parçacık Fiziği ve Astrofiziği Birleştirmek

Çalışma, şu anda New York Üniversitesi'nde bulunan fizikçi Jesse Liu tarafından yönetildi. Liu, fizikçi Lydia Beresford ile birlikte CERN'in mevcut araçlarını kozmik ışınları incelemek üzere yeniden yapılandırmak için yıllarca iş birliği yaptı. NYU'nun basın bültenine göre sonuçlar, "kozmostan gelen yıldızlararası parçacıkların kökenlerini çözmeye yardımcı oluyor" ve kontrollü laboratuvar koşullarında yeniden yaratılan kozmik yağmurların ilk ölçümlerini temsil ediyor.phys+1

Ölçümler, bir fiducial proton-oksijen kesitini ve ekstrapole edilmiş esnek olmayan proton-hava kesitini içeriyor; bu veriler, bilim insanlarının yüksek enerjili kozmik ışınların bileşimini, özellikle kaçının hidrojen çekirdeği kaçının daha ağır atom olduğunu belirlemelerine yardımcı olacak. Bu bileşimi anlamak, kozmik ışınların nereden kaynaklandığına ve nasıl aşırı enerjilere ulaştığına dair ipuçları sağlayabilir; bu sorular, Victor Hess'in bir asırdan uzun süre önce bir sıcak hava balonuyla kozmik ışınları keşfetmesinden bu yana varlığını koruyor.arxiv+1

Sırada Ne Var

Çalışma, ortak bir geçmişe sahip ancak sınırlı iş birliği olan parçacık fiziği ve yüksek enerjili astrofizik arasındaki bağları yeniliyor. ATLAS'ın resmi bilgilendirmesinde belirtildiği gibi, sonuçlar "LHC'yi bir kozmik ışın laboratuvarı olarak kullanmak için yeni bir yol oluşturuyor ve proton-oksijen etkileşimlerinin ayrıntılı deneysel çalışmaları için kapı açıyor". Bu iyileştirilmiş modeller, şu anda kozmostan gelen en yüksek enerjili parçacıklardan elde edilen verileri yorumlamak için birbirleriyle çelişen simülasyonlara güvenen Utah'taki Telescope Array projesi gibi büyük ölçekli kozmik ışın gözlemevleri için değerli olacak.atlas-public.cern+1