Космические лучи не летят по прямой. Заряженные частицы, разогнанные до огромных скоростей, петляют в магнитном поле Галактики, словно пылинки в потоке ветра. Обычно считается, что они просто рассеиваются вдоль и поперёк силовых линий. Но у поля есть изгибы и завихрения, которые заставляют частицы ещё и дрейфовать — смещаться вбок, как лыжник, спускающийся по склону наискосок.
Авторы работы построили компьютерную модель галактического магнитного поля — с крупномасштабной упорядоченной частью и мелкой турбулентной рябью. В этой модели они запускали пробные частицы и смотрели, как те покидают Галактику. Оказалось, что при энергиях около одного пэва (петаэлектронвольта, или квадриллион электронвольт) дрейф может стать главным способом утечки. Частицы начинают уходить быстрее — и на графике их количества возникает характерный перегиб, «колено».
Правда, для появления колена нужно редкое условие: рассеяние вдоль магнитных линий должно перестать расти с энергией. Иначе частицы будут ускользать слишком быстро, и дрейф не успеет проявиться. Учёные рассмотрели два сценария, где такое возможно, и в обоих излом действительно возникает. Это не окончательный ответ, но важный шаг к разгадке старой тайны — почему спектр космических лучей ломается именно там, где ломается.
Колено в спектре космических лучей открыли ещё в 1950-х, но его причина до сих пор вызывает споры. Одна из гипотез — что частицы просто не могут удержаться в Галактике при слишком большой энергии и начинают утекать в межгалактическое пространство.