Новые данные демонстрируют, что состав космических лучей сложнее, чем ожидалось

На апрельском заседании Американского физического общества этого года, которое проходит с 11 по 14 апреля в Балтиморе, штат Мэриленд, Юн Жо Эн, сотрудник Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (Фермилаб), США, представит результаты наиболее обширного на сегодняшний день исследования состава космических лучей, проводимого в рамках проекта продолжительностью 8 лет, который реализуется на базе обсерватории им. Пьера Оже, Аргентина. Эти результаты демонстрируют, что космические лучи на самом деле сложнее, чем предполагалось: вместо того, чтобы состоять лишь из легких частиц (например, протонов) или лишь из тяжелых частиц (например, ионов железа), космические лучи, согласно полученным учеными результатам, содержат значительные количества частиц средних атомных масс, таких как ионы гелия и азота.

Высокоэнергетические космические лучи заключают в себе в миллионы раз больше энергии, чем могут иметь частицы, разогнанные в самых мощных ускорителях на нашей планете. Когда космические лучи врезаются в молекулы, находящиеся в земной атмосфере, энергия этого столкновения переходит в энергию потоков вторичных частиц, образующихся в результате первичного и последующих столкновений между частицами. Исследователи изучают такие потоки частиц, падающих на Землю, чтобы получить информацию о породивших их высокоэнергетических космических лучах.

Научные данные для своего нового исследования ученые получали при помощи детекторов обсерватории Пьера Оже двух различных типов. Первым типом детекторов являются так называемые баки-детекторы, принцип работы которых основан на регистрации излучения Вавилова-Черенкова, возникающего при прохождении в среде частицы со скоростью, превышающей скорость света в этой среде. Такой средой в случае баков-детекторов обсерватории Пьера Оже является сверхчистая деионизированная вода. Второй тип детекторов – флуоресцентные телескопы, регистрирующие слабое свечение молекул атмосферного азота, которое возникает при прохождении в атмосфере потоков заряженных частиц.

В настоящее время исследователи проверяют сходимость результатов расчетов, выполненных при помощи нескольких различных математических моделей, объясняющих форму спектра космических лучей, с полученными экспериментальными данными. Ученые надеются вскоре остановить свой выбор на одной модели, наилучшим образом согласующейся с экспериментом.