100テラエレクトロンボルトを超えるエネルギーを持つ光子の発生源が初めて特定されました

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Anonim
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科学者たちは、チベットのエアシャワーアレイを使用して、かに星雲から到着する100テラエレクトロンボルトを超えるエネルギーの光子の衝突によって生成された粒子のエアシャワーを記録しました。記録されたイベントは、既知の光源からのそのような高エネルギー量子の最初の例となり、ほとんどの場合その起源が完全に確立されていない宇宙線の組成ではなく、著者は出版が承認された記事に書いていますジャーナルPhysicalReview Lettersのプレプリントは、arXivwebsite.orgで入手できます。

宇宙からやってくる粒子は、常に地球の大気と衝突します。これらは、さまざまなソース(たとえば、太陽)によって生成され、広範囲からのエネルギーを所有する、さまざまな性質の基本粒子と複合粒子の両方である可能性があります。通常、最も高エネルギーのイベントは宇宙線に関連しています-すべての方向から到着する粒子の流れ。ほとんどの場合、それらの起源は見つかりませんが、超新星や活動銀河核など、別々の識別があります。

そのような粒子が大気の上層の原子核と相互作用するとき、それらは反応のカスケードを生成し、それは多数の二次粒子の出現につながります-空気シャワー。それらのいくつかは地球の表面に到達し、記録することができます。最初の衝突は高地で発生するため、1つの高エネルギー粒子によって生成される「フラグメント」は数百平方キロメートルの領域をカバーする可能性があります。

知られている最も強力な粒子源の1つは、パルサーを収容する1054年の超新星残骸であるかに星雲です。特に、数十テラエレクトロンボルトの制限エネルギーで、ラジオから非常に硬いガンマ範囲への電磁放射を検出します。

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251TeVのエネルギーを持つ光子からのエアシャワーの登録。色は、相対的な時間、円のサイズ、つまり粒子の密度を示しています。赤い矢印は、復元された元のフォトンの移動方向を示しています。

チベットのエアシャワーアレイを使用している科学者の共同研究では、特定のソースからの100テラエレクトロンボルトを超えるエネルギーの光子を固定する最初のケースが説明されています。これはかに星雲であることが判明しました。すべてのノイズ源を考慮した後、物理学者は、5、6σの統計的有意性に対応する5、5の宇宙線からのバックグラウンドイベントの予想数で24の登録を受け取りました。その中で、4つのケースでは、エネルギーは250テラエレクトロンボルトを超え、予想量は0.8(統計的有意性2.4σ)でした。

登録は、二次ミューオンのチェレンコフ放射を捕捉する地上ベースのシンチレーション検出器と地下ミューオン検出器を使用して実行されました。現時点では、チベットのエアシャワーアレイのそのような検出器の総面積は3400平方メートルです。光子と宇宙線の巨大粒子の区別は、生成されたミュー粒子の数によって行われました。同等のエネルギーの光子は、はるかに少ないミュー粒子を生成します。

今年、観測は同じく中国にある最も感度の高い宇宙線検出器で始まりました。昨年、初めて超高エネルギーニュートリノの発生源を見つけることができましたが、それはブレーザーであることが判明しました。宇宙線は地球だけでなく他の物体にも影響を及ぼします。最近、科学者たちは木星の月エウロパの色がとりわけ高エネルギー粒子によって決定されることを証明しました。

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