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

24. 01. 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.
Líbí se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu.

Více informací k tématu
Chcete vědět o dalším článku?

Následujte LIVINGfUTURE na sociálních sítích.


Další zprávy z kategorie Částicová fyzika

Vědci pozorovali nový stav hmoty, který se ukrýval v supravodivém materiálu

04. 01. 2019 (novější než zobrazený článek)

Tým fyziků v Ames Laboratory a na University of Alabama Birmingham objevil překvapivě dlouhotrvající stav hmoty, který nastává v materiálech v supravodivém stavu. Dosáhli jej pomocí extrémně rychlých pulsů laseru, které způsobily kolektivní chování částic uvnitř hmoty. Nový jev nastává vedle supravodivosti a oba tyto stavy vzájemně bojují o elektrony v materiálu. Studie věnující se tomuto výzkumu byla v prosinci publikována v magazínu Physical Review Letters.

celý článek

Urychlovač LHC bude na dva roky odstaven, projde úpravami, které zvýší jeho výkon

07. 12. 2018 (novější než zobrazený článek)

Urychlovač LHC bude na dva roky odstaven, projde úpravami, které zvýší jeho výkonVelký hadronový urychlovač byl v prosinci odstaven a bude nyní dva roky procházet úpravami, které mají zvýšit jeho výkon. Jde o druhou plánovanou dlouhodobou odstávku, která přichází 3 roky po dokončení té první. S novými úpravami bude urychlovač pracovat nejen s větší energií, ale navíc bude ke srážkám subatomárních částic bude docházet častěji, což vědcům umožní sbírat větší množství informací o složení hmoty.

celý článek

Boseho-Einsteinův kondenzát byl poprvé vyrobený ve vesmíru

22. 10. 2018 (novější než zobrazený článek)

Mezinárodnímu týmu vědců se podařilo poprvé ve vesmíru vyprodukovat unikátní skupenství hmoty známé jako Boseho-Einsteinův kondenzát. Jde o zvláštní skupenství hmoty, které vzniká při ochlazení atomů plynu na teploty blízké absolutní nule a jejich následném stlačení do velmi hustého kondenzátu. Experiment s označením Matter-Wave Interferometry in Microgravity (MAIUS-1) proběhl už začátkem roku 2017, v magazínu Nature nyní vyšly jeho závěry.

celý článek

Observatoř na jižním pólu detekovala částici, kterou si vědci neumí vysvětlit

02. 10. 2018 (novější než zobrazený článek)

Observatoř na jižním pólu detekovala částici, kterou si vědci neumí vysvětlitObservatoř ANITA umístěná v balónu nad jižním pólem Země detekovala za posledních 13 let dvakrát zvláštní událost, kterou si vědci zatím nedokáží vysvětlit. Jde o subatomární částici, která proletěla atmosférou, dopadla na povrch naší planety, proletěla jejím jádrem a vydala se zpět do atmosféry a do vesmíru. Při svojí cestě Zemí vygenerovala velmi slabé pulzy rádiových vln, které zachytila observatoř více než 30 kilometrů nad povrchem Antarktidy.

celý článek

V urychlovači LHC byla potvrzena existence dvou nových částic a objeveny náznaky třetí

29. 09. 2018 (novější než zobrazený článek)

V urychlovači LHC byla potvrzena existence dvou nových částic a objeveny náznaky třetíDetektor LHCb na Velkém hadronovém urychlovači (LHC) detekoval dvě doposud neviděné částice a náznaky existence třetí. Tyto subatomární částice byly už dříve teoreticky předpovězeny v tzv. kvarkovém modelu. Jedná se o baryony - druh částic, ke kterému patří také protony, z jejichž srážek vznikly. Vědci si od podrobnějšího studia těchto částic slibují odhalení mechanismu, který drží pohromadě kvarky - jedny ze základních stavebních kamenů hmoty.

celý článek

Výzkumníkům v CERNu se podařilo dosáhnout prvního urychlení elektronů v plazmové vlně

03. 09. 2018 (novější než zobrazený článek)

Kolaboraci vědců AWAKE se podařilo poprvé urychlit elektrony s pomocí vlnového pole generovaného protony procházejícími plazmatem. Jde o první výsledky zcela nového přístupu k urychlování částic ve vědeckých experimentech. Tento přístup by mohl v budoucnu nahradit dosavadní postupy aplikované v dnešních nejsilnějších urychlovačích. Výsledky experimentu byly publikovány v srpnovém čísle magazínu Nature.

celý článek

Po šesti letech od objevu higgsova bosonu vědci pozorovali jeho teoreticky nejčastější rozpad

29. 08. 2018 (novější než zobrazený článek)

Po šesti letech od objevu higgsova bosonu vědci pozorovali jeho teoreticky nejčastější rozpadVe velkém hadronovém urychlovači (LHC) se vědci věnují studiu fundamentálních částic, které tvoří běžnou hmotu kolem nás, tedy atomy, protony, kvarky a další. Jednou z takových částic je také higgsův boson, jehož existenci se v roce 2012 podařilo právě v LHC potvrdit. Jde o částici, která dává hmotě hmotnost a šlo o jednu z posledních důležitých částic hmoty předpovězených standardním modelem fyziky. Nyní se vědcům podařilo pozorovat rozpad higgsova bosonu na spodní kvarky, podle předpovědí standardního modelu by mělo jít o nejčastější výsledek jeho rozpadu. Od objevení higgsova bosonu před šesti lety však tento rozpad zatím nepozorovali.

celý článek