Nový zlom v protonovém spektru pro zlepšení našich znalostí o původu kosmického záření

Experiment GRAPES-3 v indickém Ooty, provozovaný Tata Institute of Fundamental Research, objevil nový prvek v protonovém spektru kosmického záření o energii asi 166 tera-elektronvoltů (TeV) při měření spektra v rozsahu od 50 TeV po něco málo přes 1 peta-elektronvolt (PeV). Pozorovaný rys naznačuje potenciální přehodnocení našeho chápání zdrojů kosmického záření, urychlovacích mechanismů a jejich šíření v naší Galaxii.

Studii vedl Pravata K. Mohanty, hlavní řešitel experimentu GRAPES-3 a člen fakulty Tata Institute of Fundamental Research v Bombaji. Zjištění byla publikována ve Physical Review Letters.

Kosmické záření bylo objeveno před více než stoletím. Je považováno za nejvíce energetické částice ve vesmíru. Naše planeta je jimi neustále bombardována z vesmíru téměř rovnoměrně ze všech směrů konstantní rychlostí. Vstupují do zemské atmosféry a vyvolávají spršku částic, které putují k zemskému povrchu téměř rychlostí světla. Částice spršky tvoří elektrony, fotony, miony, protony, neutrony atd.

Kosmické záření bylo pozorováno v pozoruhodně širokém energetickém rozsahu (10^8 až 10^20 eV). Tok částic kosmického záření prudce klesá s narůstající energií.

Zlom v protonovém kosmickém záření při asi 3 PeV známý jako „Knee“, který byl objeven asi před sedmi desetiletími, je považován za maximální energii pro urychlení kosmického záření v rámci galaktických zdrojů. Popis spektra kosmického záření až po zlomovou energii byl dlouho navrhován a vysvětlován různými modely. Toto pozorování v rámci experimentu GRAPES-3 ukazuje novou vlastnost záření nad 100 TeV.

S využitím kombinace hustého pole scintilačních detektorů a velkoplošného mionového detektoru shromáždili vědci v experimentu GRAPES-3 data se sběrnou plochou několik tisíckrát větší než vesmírné detektory, což umožnilo podrobnější zkoumání kosmického záření nad 100 TeV, kde měření ve vesmíru postrádá přesnost kvůli nízkým statistikám.

Fahim Varsi a další členové týmu analyzovali podmnožinu asi 8 milionů událostí spršky kosmického záření zaznamenaných těmito detektory, kteří k měření spektra kosmického záření použili počítačové simulace náročné na počítačový čas.

Zdroj: https://phys.org/news/2024-02-kink-proton-spectrum-knowledge-cosmic.html

autor: František Martinek