Tři typy vysokoenergetických částic z vesmíru mají stejný původ - v aktivních jádrech galaxií

24. 1. 2018
Částicová fyzika Černé díry Fermi

Vědcům z Pennsylvania State University a University of Maryland se podařilo vysvětlit původ hned tří typů subatomárních částic, které k nám přicházejí z vesmíru. Jde o vysokoenergetická neutrina, extrémně energetické kosmické záření a vysokoenergetické gama záření. Všechny tři pravděpodobně pocházejí ze supermasivních černých děr, konkrétně z proudů radiace, které vycházejí z jejich pólů. Výsledky výzkumu byly v lednu publikovány v magazínu Nature Physics.

Kosmické záření, výsledky měření

Kosmické záření, výsledky měření Výsledky zkoumání kosmického záření různými observatořemi. Na vodorovné ose jsou energetické hodnoty detekovaných částic.



Analýza těch nejenergetičtějších částic, které dorazí k Zemi ukázala, že všechny tři zmíněné typy mají velmi podobné energetické hodnoty. Právě proto se vědci zaměřili zrovna na ně a zkoumali hypotézu, zda jde o náhodu, nebo je za tím nějaká souvislost.

Své závěry dělají vědci na základě numerických modelů, ve kterých simulovali vznik, cestu i prostředí, kterým částice musí putovat, než se dostanou k Zemi. Pro jejich výpočty však museli zkombinovat data z různých zdrojů. 

Extrémně energetické kosmické záření obsahuje částice s nejvyšší známou energií, pozoruje je několik observatoří rozmístěných po celém světě. Vysokoenergetická neutrina s energií vyšší než 1 TeV (teraelektronvolt) byla detekována v observatoři IceCube na Antarktidě. Částice gama záření mají zase nejvyšší elektromagnetickou energii, více než miliardkrát vyšší než má běžný foton, jejich detekce je možná například vesmírným teleskopem Fermi nebo Integral.

Ze simulací vyplývá, že pozorované částice kosmickéhob záření by mohly být urychlovány prostřednictvím proudu radiace ze supermasivních černých děr a chrleny do volného vesmíru. Vysokoenergetická neutrina a gama záření pak vznikají v kolizích částic a dědí jejich energetické hodnoty. Následně model počítá s cestou galaxií a interakcí s magnetickými poli galaktických kup až po mezigalaktickou cestu, která je dostane k na Zemi.

Díky tomuto výzkumu vědci zjišťují více informací o aktivních jádrech galaxií (AGN). Stále však zůstává několik záhad, které nemají vysvětlení a které budou vyžadovat další zkoumání. Jednou z nich jsou například neutrina o energiích kolem 10 TeV, která byla detekována observatoří na Antarktidě. Odpovědi by mohly dát nové observatoře, které se budou zaměřovat na tyto subatomární částice z vesmíru. Jde o IceCube-gen2, KM3Net a Cherenkov Telescope Array.
Více informací k tématu
Líbil se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu:

Chcete vědět o dalším článku?

Následujte LIVINGfUTURE na sociálních sítích.


Další zprávy z kategorie Částicová fyzika

Nová studie odhaluje nové elektronové skupenství hmoty

20. 2. 2020 (novější než zobrazený článek)

Tým vědců vedený Megan Briggemanovou publikoval v magazínu Science studii, která se zaměřuje na jednodimenzionální vodivost, při které elektrony putují vodivým materiálem ve skupině namísto samostatně. Dochází tak k tzv. balistické vodivosti, při které skupiny elektronů cestují v jednom směru bez rozptylu. V takové situaci materiál nevydává při vedení proudu žádné teplo.

celý článek

Vědci možná pozorovali projev páté základní síly, mohla by pomoci vysvětlit temnou hmotu

26. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

Dnes jsou známy čtyři základní přírodní síly, které stojí za veškerými interakcemi mezi částicemi a poli v přírodě. Patří mezi ně silná a slabá jaderná síla, gravitace a elektromagnetická síla. Vědci nyní pozorovali v atomu helia jev, který nedokáží přisoudit ani jedné z nich, mohlo by jít o projev páté základní interakce a jejím nositelem by mohla být temná hmota.

celý článek

Fyzikální experiment s ultrarychlým laserem odhalil doposud neznámé skupenství hmoty

24. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

S narůstající energií dochází v materiálech k poklesu uspořádanosti jejich vnitřní struktury. Nové pokusy s vlnou hustoty náboje (charge density wave, CDW) však ukazují, že za určitých podmínek lze dosáhnout opačného výsledku: laserové pulzy ve speciálním materiálu vytváří vysoce organizovanou strukturu.

celý článek

Nový způsob měření gravitace: pomocí poletujících atomů a laserů

18. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

Nový způsob měření gravitace: pomocí poletujících atomů a laserůTým vědců z University of California, Berkeley našel nový způsob na měření gravitace - sledováním rozdílů v atomech, které jsou udržovány ve vzduchu za pomoci laseru. Nová metoda by mohla přinést mnohá nová využití napříč obory, zejména díky přenositelnosti zařízení. Výsledky výzkumu byly publikovány v magazínu Science.

celý článek

Nové měření zpřesnilo velikost protonu, je o něco menší než se dříve myslelo

9. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

Vědcům z Thomas Jefferson National Accelerator Facility se podařilo změřit velikost protonu, jednoho ze základních stavebních kamenů atomů. Podle jejich měření má proton poloměr 0,831 fm, což je o něco méně než předchozí nejpřesnější hodnota 0,88 fm. Výsledky výzkumu prováděného metodou elektronového rozptylu byly publikovány v magazínu Nature.

celý článek

Rekord ve zrychlení elektronů v urychlovači částic: z nuly na 7,8 GeV

29. 10. 2019 (novější než zobrazený článek)

Vědcům z Lawrence Berkeley National Laboratory v USA se podařilo zlomit dosavadní rekord v urychlení subatomárních částic. Na pouhých 20 centimetrech zvýšili energii proudu elektronů z 0 na 7,8 GeV, čímž překonali svůj vlastní rekord z roku 2014 téměř dvojnásobně. Předchozí rekord byl 4,2 GeV na devíti centimetrech.

celý článek

Vědci spojili světlo a hmotu, aby vytvořili částice s novými vlastnostmi

5. 7. 2019 (novější než zobrazený článek)

Každý druh atomu má unikátní vlastnosti, mezi ně patří i to, že absorbuje nebo emituje světlo pouze určitých energií, které odpovídají možným orbitalům jeho elektronů (největší pravděpodobnost výskytu elektronu kolem jádra atomu). To umožňuje vědcům identifikaci takových atomů, protože toto chování je stejné ve vzdáleném vesmíru i na Zemi. Vědci z University of Chicago nyní vytvořili nové hybridní částice, které vykazují nové typy chování.

celý článek