Las lluvias cósmicas revelan la composición de los rayos exprés
De noche, sobre la taiga siberiana, a veces destella una débil luz azulada. No es una aurora boreal, sino una lluvia cósmica: una partícula llegada del espacio profundo choca contra la atmósfera y se desintegra en millones de partículas secundarias. Estas se precipitan hacia la Tierra en un frente amplio, como una ola que se expande al lanzar una piedra al agua, y hacen que el aire brille.
Las instalaciones Tunka-133 y TAIGA-HiSCORE estuvieron siete años vigilando esos destellos. Decenas de sensores repartidos por la taiga en un área de varios kilómetros cuadrados captaban la luz. Según a qué distancia del eje de la lluvia se veía la luz, se puede determinar la energía de la partícula original. El nuevo parámetro Q100 es el brillo de la luz a exactamente cien metros del centro. Resultó que con él la energía se reconstruye con más precisión que con los métodos anteriores.
Las mediciones mostraron: cuanto mayor es la energía, más pesadas son, en promedio, las partículas. En el rango de 200 billones a 20 cuatrillones de electronvoltios, la composición cambia de protones ligeros a núcleos de hierro. Es como si en una corriente de coches, a mayor velocidad, aparecieran más camiones. Esta tendencia ayuda a entender dónde y cómo los aceleradores cósmicos impulsan partículas hasta esas energías.
Ahora los físicos pueden comparar con más precisión los resultados de distintas instalaciones. Y, por tanto, calcular con mayor fiabilidad qué 'proyectiles' nos llegan desde las profundidades del cosmos.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2208.01689
The corrected dependence of the mean depth of the EAS maximum $$X_{max}$$ on the energy was obtained from the data of the Tunka-133 array for 7 years and the TAIGA-HiSCORE array for 2 years. The parameter $$\langle\ln A\rangle$$, characterizing the mean mass compositon was derived from these results. The differential energy spectrum of primary cosmic rays in the energy range of $$2\cdot 10^{14}$$ - $$2\cdot 10^{16}$$\,eV was reconstructed using the new parameter $$Q_{100}$$ the Cherenkov light flux at the core distance 100 m.}
La energía de la partícula más rápida detectada es millones de veces mayor que la de los protones en el Gran Colisionador de Hadrones. Una sola partícula así lleva la energía de una pelota de golf en vuelo.