ไกลออกไป บางสิ่ง ที่ไหนสักแห่ง กำลังสร้างอนุภาคที่มีพลังงานมหาศาล ไม่ว่าพวกมันจะเป็นอะไรหรือมาจากไหน อนุภาคเหล่านี้สามารถเป็นอะไรก็ได้ระหว่าง 10 18 eV ถึง 10 20 eV เมื่อพิจารณาว่าพลังงานของอนุภาคบนสุดอยู่ที่ประมาณ 10 13 eV อนุภาคเหล่านี้บางส่วนมีพลังมากกว่าสิ่งอื่นใดที่เราสามารถสร้างได้ในเครื่องเร่งอนุภาคที่ทรงพลังที่สุดในโลกนับล้านเท่า พูดง่ายๆ ก็คือ
พวกมันเป็น
อนุภาคที่มีพลังมากที่สุดเท่าที่เคยพบมาในธรรมชาติอนุภาคเหล่านี้รู้จักกันในนามของรังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษ (UHECR) ซึ่งถูกค้นพบในปี 1962 พวกมันคือพี่น้องที่มีพลังมหาศาลของรังสีคอสมิกทั่วไปหรือในสวน ซึ่งถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรีย ในระหว่างซีรีส์ที่โด่งดัง
เรื่องความกล้าหาญ เที่ยวบินบอลลูนเมื่อ 50 ปีก่อน แต่ในขณะที่เรารู้อยู่มากเกี่ยวกับรังสีคอสมิกทั่วไป ทำมาจากอะไร มาจากไหนในสวรรค์ และอะไรเร่งให้มันยังคงเป็นปริศนาโชคดีที่บางดวงมีฝนตกลงมาบนโลกเป็นครั้งคราว เมื่อรังสีดังกล่าวเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ มันจะชนกับโมเลกุลของอากาศ
ซึ่งจะกระแทกเข้ากับอนุภาคอื่นๆ ทำให้เกิดผลกระทบเป็นชั้นๆ ไปจนถึงพื้นดิน ผลที่ได้คืออนุภาคโปรยปรายกระจายไปทั่วบริเวณกว้าง 5 กม. ที่พื้นผิวโลก และต้องขอบคุณหอดูดาวปิแอร์ เอาเกอร์ในอาร์เจนตินาและกล้องโทรทรรศน์อาร์เรย์ในยูทาห์เราสามารถตรวจจับฝนเหล่านี้และดึงข้อมูล
สิ่งอำนวยความสะดวกทั้งสองประกอบด้วยชุดตรวจจับพื้นผิว – ในกรณีของสว่าน 1660 ถังขนาดใหญ่แต่ละถังมีน้ำมากกว่า 12,000 ลิตรกระจายไปทั่ว 3,000 กม. 2 เมื่ออนุภาคจากฝักบัวบินเข้าสู่เครื่องตรวจจับ จะสร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตรวจจับโดยท่อตรวจจับแสงที่ติดตั้งอยู่บนถังของเครื่องตรวจจับ
จากนั้นนักวิจัยสามารถรวมข้อมูลนี้เข้ากับข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ 27 ตัวที่กระจายอยู่ทั่วอาร์เรย์ที่รวบรวมแสงฟลูออเรสเซนซ์ที่สร้างขึ้นเมื่อน้ำตกกระตุ้นไนโตรเจนในอากาศ เทคนิคที่ผสมผสานกันนี้ให้การวัดฟลักซ์ ทิศทางการมาถึง และพลังงาน ที่แม่นยำ และเมื่อปีที่แล้ว จากผลงานชิ้นนี้ นักวิจัย
ได้แสดงให้เห็น
อย่างชัดเจนว่ารังสีคอสมิกที่ทรงพลังที่สุดมาจากนอกทางช้างเผือก ไม่ใช่จากในกาแลคซีของเรา เมื่อพิจารณาว่าเรารู้จักรังสีคอสมิกมานานกว่าศตวรรษแล้ว ความก้าวหน้านี้อาจดูน้อยเกินไปและเกินกำหนดไปหน่อย แต่ในความเป็นจริง มันสะท้อนถึงความท้าทายที่นักวิจัยต้องเผชิญ รังสีคอสมิกที่มีพลังงานสูง
กว่าพื้นดิน 10 20 eV โดยเฉลี่ย เพียงหนึ่งครั้งต่อตารางกิโลเมตรบนโลกต่อศตวรรษรังสีคอสมิกที่มีพลังงานสูงกว่าพื้นดิน 10 20 eV โดยเฉลี่ย เพียงหนึ่งครั้งต่อตารางกิโลเมตรบนโลกต่อศตวรรษ ทำมาจากอะไร? ข้อมูลที่รวบรวมมาหลายทศวรรษพิสูจน์ว่ารังสีคอสมิกพลังงานต่ำ ซึ่งส่วนใหญ่
เป็นโปรตอน นิวเคลียส และอิเล็กตรอน ดูเหมือนจะมาจากทุกทิศทุกทางบนท้องฟ้า นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าการแพร่กระจายนี้มาจากรังสีที่ถูกเบี่ยงเบนไปทุกทิศทุกทางโดยสนามแม่เหล็กที่แผ่ซ่านไปทั่วกาแลคซีของเรา ซึ่งตัดความหวังทั้งหมดที่จะมุ่งไปที่แหล่งกำเนิดโดยตรง เป็นอีกเรื่องหนึ่ง
พวกมันส่งกำลังผ่านสนามแม่เหล็กของกาแล็กซีได้ดีจนหักเหเพียงไม่กี่องศา “เราสามารถใช้พวกมันเป็นผู้ส่งสารทางดาราศาสตร์เพื่อค้นหาแหล่งที่มาได้โดยตรง” โฆษกของหอดูดาว ระหว่างการเป่าลม เอฟเฟกต์น้ำตกจะเกี่ยวข้องกับอนุภาคจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อสายฝักบัวเคลื่อนผ่านชั้นบรรยากาศ
อย่างไรก็ตาม
ปฏิสัมพันธ์แต่ละครั้งจะสูญเสียพลังงาน ซึ่งหมายความว่าจำนวนของอนุภาคฝนเริ่มลดลง โดยมีเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ตกลงสู่พื้น แต่ด้วยการรู้ว่าฝักบัวลมกระจายไปในชั้นบรรยากาศอย่างไร นักวิจัยของ สามารถจำลองปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคเพื่ออนุมานได้ว่าบริเวณใดในบรรยากาศที่ฝักบัวอยู่ที่จุดสูงสุด
และด้วยการรวมค่าสูงสุดของฝักบัวเข้ากับพลังงานฝักบัวที่วัดได้ พวกเขาสามารถอนุมานถึงมวล และด้วยเหตุนี้จึงเป็นเอกลักษณ์เมื่อนักวิทยาศาสตร์ของ ใช้วิธีนี้ พวกเขาคาดว่าที่มีพลังงานสูงสุดจะทำจากโปรตอน แต่พวกเขากลับพบบางสิ่งที่แปลกประหลาด เมื่อพลังงานของ UHECR เพิ่มขึ้นจาก 10 18 eV
เป็น 10 20 eV มวลก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน “เราเริ่มต้นด้วยโปรตอนจำนวนมากประมาณ 10 19 eV” อธิบาย “ทันใดนั้นก็เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงต่อฮีเลียม [นิวเคลียส] และธาตุต่างๆ ในช่วงของคาร์บอนและไนโตรเจน” การเพิ่มขึ้นของมวล เมื่อรังสีมีพลังมากขึ้นเป็นปัญหาสำหรับทั้งนักทดลองและนักทฤษฎี
สิ่งที่ยุ่งยากสำหรับนักวิทยาศาสตร์ของ ที่หนักกว่าจะถูกสนามแม่เหล็กของทางช้างเผือกหักเหมากขึ้น ซึ่งทำให้ยากยิ่งขึ้นในการหาแหล่งที่มาของพวกมัน สำหรับนักทฤษฎีเช่น ในทางกลับกัน ปัญหานี้เป็นเรื่องพื้นฐานมากกว่า มันสามารถท้าทายความเข้าใจทั้งหมดของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์พลังงานสูง
ตามภูมิปัญญาดั้งเดิม รังสีคอสมิกที่อยู่เหนือพลังงานบางอย่างจะสูญเสียพลังงานอย่างรวดเร็วเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับโฟตอนในพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก ซึ่งหมายความว่าพลังงานของ UHECR ที่เห็นบนโลกควรถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 10 20 eV อย่างไรก็ตาม หากอนุภาคที่สังเกตได้มีพลังงานที่หนักขึ้น
กระบวนการทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่เร่งรังสีคอสมิกในตอนแรก ไม่ว่าจะเป็นอะไรก็ตาม จะต้องทำงานที่ระดับพลังงานสูงสุด (จากนั้นอนุภาคที่เบากว่าก็จะอ่อนแอเกินไปที่จะไปถึงพลังงานสูงเหล่านั้น) The 10 20ดังนั้น ขีดจำกัดของพลังงาน eV UHECR จึงถูกควบคุมโดยสองกระบวนการที่ไม่เกี่ยวข้องกันอย่างสิ้นเชิง: วิธีการที่อนุภาคถูกเร่งที่แหล่งกำเนิดนอกกาแล็กซี และวิธีที่พวกมันสูญเสียพลังงาน
เมื่อพวกมันเดินทางผ่านอวกาศระหว่างดวงดาว นั่นเป็นความบังเอิญครั้งแรก ความบังเอิญประการที่สองคือรังสีคอสมิกจากภายในกาแลคซีของเราและที่มาจากที่อื่น ดูเหมือนว่ารังสีคอสมิกในดาราจักรจะหยุดสังเกตที่ 3 × 10 18 eV ซึ่งเป็นพลังงานเดียวกับที่รังสีคอสมิกนอกกาแล็กซีเริ่มมีพลังงานหนักขึ้น
credit: sellwatchshop.com kaginsamericana.com NeworleansCocktailBlog.com coachfactoryoutletswebsite.com lmc2web.com thegillssell.com jumpsuitsandteleporters.com WagnerBlog.com moshiachblog.com
