Χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις που έγιναν από μια διάταξη χιλιάδων ανιχνευτών, οι φυσικοί αποκαλύπτουν το «γόνατο» της κοσμικής ακτινοβολίας – ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των εξωγαλαξιακών κοσμικών ακτίνων.

Οι κοσμικές ακτίνες που σφυροκοπούν την ατμόσφαιρα της Γης είναι πυρήνες ατόμων που κινούνται με μεγάλες ταχύτητες. Το πού και πώς επιταχύνονται οι κοσμικές ακτίνες παραμένει αβέβαιο. Όμως το ενεργειακό τους φάσμα είναι ξεκάθαρο. Η γραφική παράσταση της ροής των κοσμικών ακτίνων συναρτήσει της ενέργειας ακολουθεί μια φθίνουσα καμπύλη από τα 10⁹eV μέχρι τα 10²⁰eV. Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά της είναι το «γόνατο», περίπου στα 4×10¹⁵eV (4 PeV), όπου μεταβάλλεται η κλίση της:

Οι φυσικοί του Παρατηρητηρίου LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory) στη νοτιοδυτική Κίνα ‘άγγιξαν’ το γόνατο και προσδιόρισαν με ακρίβεια τη θέση του στο φάσμα ροής των κοσμικών ακτίνων, στα 3.67±0.05±0.15 PeV. Οι παρατηρήσεις του LHAASO ρίχνουν νέο φως στην προέλευσή του, η οποία έχει μπερδέψει τους ερευνητές εδώ και 70 χρόνια περίπου.

Οι μετρήσεις έγιναν χρησιμοποιώντας την Διάταξη Τετραγωνικού Χιλιομέτρου (KM2A), μία από τις τρεις πειραματικές διατάξεις του LHAASO. Το KM2A αποτελείται από 5216 ανιχνευτές φωτονίων και 1188 ανιχνευτές μιονίων, κατανεμημένων σε μια περιοχή 1,36 km². Συλλαμβάνουν ταυτόχρονα τα υποατομικά θραύσματα που παράγονται όταν οι κοσμικές ακτίνες διασπούν τα άτομα στην ατμόσφαιρα της Γης. Από αυτές τις ανιχνεύσεις, οι ερευνητές μπορούν να προσδιορίσουν την ενέργεια και την μάζα των αρχικών σωματιδίων της κοσμικής ακτινοβολίας.Χάρη στην ικανότητά του να διεξάγει θερμιδομετρικές μετρήσεις, το KM2A είναι εξίσου ευαίσθητο στις κοσμικές ακτίνες ανεξάρτητα από τον ατομικό τους αριθμό. Αυτή η ιδιότητα επέτρεψε τον ακριβή προσδιορισμό του γόνατος και οδήγησε στην ανακάλυψη ότι το γόνατο συμπίπτει με μια μεταβολή στο μείγμα των κοσμικών ακτίνων.

Προσεγγίζοντας το γόνατο από τις χαμηλότερες ενέργειες ο λογαριθμικός μέσος μαζικός αριθμός των κοσμικών ακτίνων μειώνεται προς την αντίστοιχη τιμή των πυρήνων ηλίου, στη συνέχεια γίνεται λίγο μικρότερος και προς τις υψηλότερες ενέργειες αυξάνεται προς την αντίστοιχη τιμή βαρύτερων πυρήνων (άνθρακας, άζωτο και οξυγόνο):

πηγή: https://physics.aps.org/articles/v17/s39 – https://arxiv.org/abs/2403.10010

Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ, ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ

Ετικέτες: ΚΟΣΜΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΕΣ, ΚΟΣΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ, PHYSICS