Колено космических лучей: все ядра ломаются одинаково ✎ экспресс

Оригинал: "A new universal cosmic-ray knee near the magnetic rigidity 10 TV with the NUCLEON space observatory"
arXiv:1805.07119 · 2018-05-18 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Спутник NUCLEON нашёл в космических лучах единый излом для всех ядер на одной и той же жёсткости.

📄 Показана версия «Просто» — «Популярно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

Космические лучи — это заряженные частицы, которые летят к нам из глубин Галактики. Если построить график: сколько частиц прилетает с каждой энергией, — линия идёт ровно, а потом вдруг резко падает. Такие перегибы называют «коленями». Они показывают, что какой-то ускоритель частиц в космосе достиг своего предела и выше разогнать не может.

Прибор NUCLEON на спутнике несколько лет собирал частицы и измерял их энергию двумя разными способами — как бы двумя линейками. Оба способа показали одно и то же: новое колено на жёсткости около 10 тераэлектронвольт. Причём колено это общее для всех ядер — и для протонов, и для железа. Раньше считалось, что тяжёлые ядра ломаются позже лёгких, а тут все ломаются в одном месте.

Магнитная жёсткость — это энергия, делённая на заряд. Если частица тяжёлая и заряжена сильно, ей нужно больше энергии, чтобы её траекторию так же искривляло магнитное поле. Поэтому жёсткость — удобная линейка для сравнения разных ядер.

Что это за предел? Скорее всего, какой-то источник космических лучей — может быть, остаток сверхновой или звёздный ветер — перестаёт ускорять частицы выше этой отметки. Если источник один на всех, то и колено получается общим. Это как если бы во всех кастрюлях на кухне вода переставала нагреваться выше одной температуры — значит, плита одна и та же.

Энергия 10 ТВ в жёсткости — это примерно в 100 раз больше, чем у протонов, которые разгоняет Большой адронный коллайдер.

Учёные
Enrico FermiErnest RutherfordJohannes Rydberg
Понятия
колено излом ядерный распад спектр космических лучей измерение космических расстояний XMM-Ньютон универсальность квантовая гравитация километр рентгеновская светимость жёсткость ядерная сила телескоп Кек ньютоновский предел гравитация на бране KM3NeT квантовое поле радиус Земли нейтринный телескоп планковские единицы