Вид на эксперимент GRAPES-3 в Ути, Индия, с имитацией потока космических лучей. Показаны результаты измерения спектра протонов космических лучей с помощью спутника GRAPES-3, а также космических и наземных экспериментов. 1 кредит
Эксперимент GRAPES-3 в Ути, Индия, проводимый Институтом фундаментальных исследований Тата, обнаружил новую особенность в спектре протонов космических лучей с энергией около 166 тераэлектронвольт (ТэВ) при измерении спектра от 50 ТэВ. чуть более 1 петаэлектронвольта (ПэВ). Наблюдаемая особенность предполагает потенциальную переоценку нашего понимания источников космических лучей, механизмов ускорения и их распространения в нашей галактике.
Исследование возглавил Правата К. Моханти, главный исследователь эксперимента GRAPES-3 и преподаватель Института фундаментальных исследований Тата в Мумбаи. Результаты были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Космические лучи были открыты более века назад. Они считаются самыми энергичными частицами во Вселенной. Наша планета постоянно бомбардируется ими из космоса почти равномерно со всех сторон с постоянной скоростью. Они входят в атмосферу Земли и вызывают дождь частиц, которые летят к земле почти со скоростью света. Частицы ливня состоят из электронов, фотонов, мюонов, протонов, нейтронов и т. д.
Космические лучи наблюдались в удивительно широком диапазоне энергий (от 108 до 1020 эВ). Поток частиц космических лучей резко убывает с энергией по степенному закону.
Излом протона космических лучей с энергией около 3 ПэВ, известный как «Колено», обнаруженный около семи десятилетий назад, считается максимальной энергией ускорения космических лучей в галактических источниках. Одностепенное описание спектра космических лучей вплоть до энергии колена предлагалось в течение длительного времени и объяснялось различными моделями. Это наблюдение эксперимента GRAPES-3 показывает новую особенность выше 100 ТэВ и ниже колена.
Используя комбинацию плотного массива пластиковых сцинтилляторных детекторов и мюонного детектора большой площади, исследователи эксперимента GRAPES-3 собрали данные с площадью сбора в несколько тысяч раз большей, чем у детекторов космического базирования, что позволило более детально изучить космические лучи с энергией выше 100 ТэВ, где измерениям из космоса недостает точности из-за низкой статистики.
Подмножество из примерно 8 миллионов событий потока космических лучей, зарегистрированных этими детекторами, было проанализировано Фахимом Варси и другими членами команды, которые использовали компьютерное моделирование с интенсивным использованием процессора для измерения спектра космических лучей.
Информация от: Институтом фундаментальных исследований Тата.
