Ученые пытаются разгадать загадку некоторых из высокоэнергетических частиц, когда-то залетавших в атмосферу Земли. Они считают, что это могут быть атомы элементов тяжелее железа, которые медленно теряют свою энергию в межзвездном пространстве.
Высокоэнергетические частицы
Землю постоянно бомбят различные частицы, прилетающие из космоса. Большое их количество имеет очень высокие энергии, которые трудно получить на мощных земных ускорителях. Однако раз в несколько лет фиксируются такие, энергия которых превышает все, что мы можем представить. И именно загадку некоторых из них могли разгадать исследователи из Университета штата Пенсильвания.
В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, речь идет в первую очередь о частице Аматерасу, которую массив антенн в штате Юта обнаружил в 2021 году. Однако те же утверждения могут относиться и к многим другим явлениям.
Здесь стоит отметить, что сами космические частицы антенны не видят. Они врезаются в верхние слои атмосферы Земли и полностью теряют свою энергию, однако при этом порождают целый «поток» других частиц, которые и фиксируют детекторы. Именно так мы можем понять, что в атмосферу врезалось нечто действительно мощное.
Авторы нового исследования осторожны в своих выводах. Они не утверждают, что их гипотеза объясняет все зарегистрированные ультраэнергетические космические частицы. Однако значительная часть таких событий действительно согласуется с новой идеей. Она заключается в том, что эти частицы могут быть ядрами атомов, более тяжелых, чем железо.
Тяжелые атомы и их источники
Термином «частица» в физике называется немало разнообразных единиц материи. Когда речь идет о тех из них, у которых нет собственной массы, то их энергия преимущественно эквивалентна частоте. Но космические лучи часто представлены чем-то значительно более тяжелым, и поэтому их энергия кинетическая, то есть зависит от массы и скорости.
А значит, и законы инерции на них действуют. Какой бы разреженной ни была межзвездная среда, она оказывает определенное сопротивление, а значит, частицы должны терять энергию, пролетая много парсек. И если частица представляет собой ядро тяжелого атома, то с ней это будет происходить медленнее и сохранять больше энергии.
Разработанная исследователями модель подтверждает, что такое действительно может быть. Да и наблюдения указывают на то, что источники излучения ультравысокоэнергетических частиц находятся не рядом с нами. Та же Аматерасу прилетела к нам из вроде бы пустой области неба.
Если наиболее энергетические частицы действительно очень важны, то это сильно сужает диапазон возможных источников. Это должны быть сверхновые, килоновые или какой-нибудь другой подобный катаклизм. Причем фотоны от этих событий могли прийти к нам сотни лет назад, а более тяжелые частицы долетели только сейчас.
По материалам phys.org
