Cum sa prinzi o particula. Cercetatorii de la Observatorul Pierre Auger incearca sa afle care este compozitia radiatiei cosmice

Dupa decenii de studiu al radiatiei cosmice, oamenii de stiinta continua sa se intrebe ce anume este aceasta. In urma informatiilor colectate de-a lungul a 8 ani, cercetatorii de la Observatorul Pierre Auger sunt din ce in ce mai aproape sa rezolve aceasta enigma si sa arate din ce anume consta radiatia cosmica, in special radiatia cosmica ultra-energetic, informeaza Symmetry Magazine.

Compozitia radiatiei cosmice ne va indica care este sursa sa: poate o gaura neagra, o explozie cosmica sau poate coliziunea unor galaxii.

Cele mai recente cercetari facute in cadrul Institutului Pierre Auger au exclus doua dintre variantele vehiculate, si anume ca radiatoa cosmica ultra-energeticea este formata cu precadere fie din protoni usori sau din nuclee atomice mai grele precum cel de fier.

Potrivit institutului, unul sau mai multe dintre componentele de „categorie medie”, precum nucleele de helium sau de hidrogen, trebuie sa constituie o parte semnificativa a compozitiei radiatiei cosmice.

„In urma cu zece ani, nu se putea postula ca radiatia cosmica ultra-energetic este formata din ceva intre protoni si fier. Ideea ar fi atras priviri piezise”, explica cercetatorul Fermilab si colaborator Pierre Auger Eun-Joo Ahn, seful echipei de cercetare.

Radiatia cosmica, numita si „radiatie cosmica de fond”, este radiatia de natura corpusculara provenita direct din spatiul cosmic – radiatie cosmica primara – sau din interactiunile acesteia cu particulele din atmosfera – radiatie cosmica secundara. La radiatia cosmica nu este vorba de un camp electromagnetic, de fascicule sau raze de particule elementare, ci de particule individuale.

Aceste particule strabat spatiul cosmic cu o viteza incredibil de mare. Radiatia cosmica ultra-energetica, cu energii de pana la electronvolti 10^-18(eV), este rar observata si nimeni nu stie cu exactitate de unde vine.

O modalitate abordata de fizicieni pentru a descoperi originea radiatiei cosmice este sa se uite la ce rezulta in urma coliziunilor particulelor care o formeaza si atmosfera superioara a Terrei. Aceasta coliziune declanseaza un efect de domino, generand mai multe particule care, la randul lor, dau nastere la alte particule in urma coliziunii cu aerul.

Aceaste particule-descedenti se imprastie precum picaturile de apa in timpul unui dus, imprastiindu-se asemenea crengilor unui copac inspre suprafata Pamantului. Douazeci si sapte de telescoape din cadrul Observatorului Auger din Argentina s-au uitat la lumina ultravioleta rezultata de la radiatia cosmica, iar 1600 de detectori distribuiti pe o suprafata de pamant de marimea Rhode Island au inregistrat semnalele.

Cercetatorii au masurat cat de aproape de suprafata Pamantului incepe aceasta ramificatie. Cu cat este mai aproape de Terra, cu atat mai usoara ar trebui sa fie particula cosmica originala. Spre exemplu, un proton, spre deosebire de un nucleu de fier, ar patrunde mai adanc in atmosfera inainte de a declansa o astfel de ramificatie.

Cercetatorii Auger au comparat datele cu trei modele de simulare diferite pentru a restrange posibilele compozitii ale radiatiei cosmice.

Oamenii de stiinta favorizeaza un teren de mijloc cand vine vorba de compozitia radiatiei cosmice, ceva intre protoni si nuclee de fier, bazandu-se pe o abordarea granulara a datelor obtinute.

Propunerea este o premiera in cercetarea radiatiei cosmice. In cadrul studiilor anterioare, oamenii de stiinta au separat masuratorile punctului de ramificatie in doua valori: deviatia medie si cea standard a punctelor de ramificatie intr-un interval dat de radiatie cosmica. Cel mai recent studiu nu face insa o astfel de generalizare ci foloseste distributia completa a datelor asupra punctelor de ramificatie. Daca au masurat 1000 de puncte de ramificatie diferite pentru o anumita energie a radiatiei cosmice ultra-energetice, atunci toate cele 1000 de puncte, si nu doar cel mediu, au intrat in modelele de simulare.

Rezultatul a fost o imagine mai nuantata a compozitiei radiatiei cosmice. Analiza le-a dat, de asemenea, cercetatorilor o perspectiva mai clara asupra simularilor, ajutandu-i sa corecteze si sa restranga modelul.

Echipa de cercetare de la Pierre Auger va continua sa studieze radiatiile cosmice cu energie si mai mare, colectand date pentru a raspunde la intrebarea: Din ce anume este formata radiatia cosmica?