CERN poprvé v laboratoři simuloval kosmické spršky

Fyzici pracující s Velkým hadronovým urychlovačem (LHC) v CERNu poprvé provedli laboratorní měření srážek kosmického záření s atmosférickými plyny, což nabízí nový pohled na částicové spršky, které neustále bombardují Zemi. Výsledky publikované v časopise Physical Review Letters jsou o řád přesnější než stávající počítačové modely a mohly by změnit způsob, jakým vědci studují vysokoenergetické jevy ve vesmíru.journals.aps+1

Simulace kosmického deště v laboratoři

Dne 1. července 2025 vědci v CERNu poprvé zavedli do urychlovače LHC kyslíkové svazky a nechali je srazit s protony při energii v těžišťové soustavě 9,62 TeV. Protonový svazek zastupoval kosmické záření, zatímco kyslíkový svazek představoval zemskou atmosféru. Srážky zrekonstruovaly první okamžiky toho, co vědci nazývají kosmickým deštěm, tedy kaskády částic vznikající při nárazu kosmického záření do atomů v atmosféře.phys+1

Experiment ATLAS, detektor o velikosti fotbalového hřiště, zachytil miliony snímků výsledných částic pomocí kamery se 100 miliony pixelů, která dokáže zaznamenat až 40 milionů srážek za sekundu. Výzkumníci analyzovali 246 milionů vybraných událostí, aby změřili počet, energii a úhly vzniklých částic, čímž dosáhli přesnosti více než desetkrát vyšší, než jakou vykazovaly rozdíly mezi konkurenčními modely hadronových interakcí.arxiv+1

Propojení částicové fyziky a astrofyziky

Studii vedl fyzik Jesse Liu, nyní působící na New York University, který roky spolupracoval s fyzičkou Lydií Beresford na rekonfiguraci stávajících přístrojů v CERNu pro studium kosmického záření. Podle tiskové zprávy NYU výsledky pomáhají dešifrovat původ mezihvězdných částic a představují první měření kosmického deště vytvořeného v kontrolovaných laboratorních podmínkách.phys+1

Měření zahrnují účinný průřez proton-kyslík, což jsou data, která vědcům pomohou určit složení vysokoenergetického kosmického záření, konkrétně podíl jader vodíku oproti těžším atomům. Pochopení tohoto složení by mohlo poskytnout vodítka o tom, odkud kosmické záření pochází a jak dosahuje extrémních energií, což jsou otázky, které přetrvávají od doby, kdy Victor Hess před více než stoletím objevil kosmické záření pomocí horkovzdušného balonu.arxiv+1

Co bude následovat

Studie obnovuje vazby mezi částicovou fyzikou a vysokoenergetickou astrofyzikou. Jak uvedl ATLAS v oficiálním prohlášení, výsledky vytvářejí nový způsob, jak využít LHC jako laboratoř pro kosmické záření, a otevírají cestu pro podrobné experimentální studie interakcí proton-kyslík. Tato vylepšená data budou cenná pro rozsáhlé observatoře kosmického záření, jako je projekt Telescope Array v Utahu, které v současnosti spoléhají na simulace, jež se při interpretaci dat z nejenergetičtějších částic často neshodují.atlas-public.cern+1