Астрофизики предложили новое решение «мюонной загадки»
В 1912 году ученые обнаружили заряженные частицы, поступающие на Землю из космоса. Сталкиваясь с ядрами атмосферных газов нашей планеты, эти космические лучи производят вторичные мелкие частицы — пионы, которые затем распадаются на мюоны. Однако число последних, по неизвестным причинам, значительно превышает теоретические предсказания. Недавно исследователи из Китая предложили новое решение «мюонной загадки», объяснив избыток мюонов в космических лучах конденсацией глюонов.
Открытие космических лучей — значимое событие в истории науки — состоялось вскоре после обнаружения рентгеновских лучей и радиоактивности (в конце XIX — начале XX века). Один из их основных источников внутри Млечного Пути — взрывы сверхновых звезд: ядра различных элементов космических лучей (заряженные частицы) образуются в этих вспышках и ускоряются на ударных волнах. В метагалактике космических лучей, разумеется, больше.
Когда заряженные частицы, такие как протоны и ядра тяжелых элементов, достигают земной атмосферы и взаимодействуют с ядрами атмосферных газов, они производят пионы (вторичные частицы), которые затем распадаются на мюоны. Этот процесс ученые называют широким атмосферным ливнем. Казалось бы, все понятно, однако существующие теоретические модели не объясняют избыточного количества мюонов на поверхности Земли. Напомним, мюоны представляют собой похожие на электроны частицы с тем же спином и зарядом, но большей массой (в 207 раз). Решить эту головоломку астрофизики по-прежнему не могут.
Тем не менее исследовательская группа под руководством Биньян Лю (Bingyang Liu), Чжисиан Ян (Zhixiang Yang) и Цзяньхун Жуан (Jianhong Ruan) из Восточно-китайского педагогического университета (КНР) представила свежий взгляд на проблему с помощью модели глюонной конденсации, разработанной с помощью программного обеспечения AIRES и основанной на фундаментальных принципах квантовой хромодинамики (описывает взаимодействие кварков и глюонов). Результаты работы представлены в журнале The Astrophysical Journal.
Глюоны — это частицы, которые переносят сильное взаимодействие между кварками в ядрах атомов. В условиях ультравысоких энергий (начальный этап столкновения космических лучей с земной атмосферой), распределение этих частиц может изменяться. Модель глюонной конденсации, представленная командой ученых, предполагает, что глюоны конденсируются при определенных энергиях, что приводит к их высокой плотности при критическом импульсе.
В частности, моделирование столкновения частиц привело к увеличению числа странных кварков, после чего сразу же возросло количество каонов — самых легких частиц, образованных странным кварком (или антистранным кварком) и верхним или нижним кварком. В отличие от пионов, каоны реже распадаются на фотоны, но чаще — на мюоны и нейтрино. Этот процесс сохраняет больше энергии и приводит к избыточному производству мюонов.
Таким образом, модель глюонной конденсации объясняет наблюдаемое количество мюонов и, что немаловажно, не противоречит другим значимым параметрам, таким как глубина максимума широкого атмосферного ливня (Xmax, область и этап развития ливня, характеризующийся наибольшим количеством частиц) — последняя согласуется с экспериментальными данными.
Команда также учла различные сценарии распределения энергии между протонами и вторичными частицами и обнаружила, что при определенных условиях результаты совпадают с экспериментальными данными.
Если дальнейшие наблюдения подтвердят выводы, к которым пришли авторы научной работы, текущее понимание взаимодействия частиц при экстремальных условиях изменится и окажет существенное влияние на интерпретацию данных не только в астрофизике, но и в экспериментах на таких ускорителях частиц, как Большой адронный коллайдер.
Отметим, что результаты, предложенные исследовательской группой, — важный шаг в решении «мюонной загадки», открывающий окно возможностей для дальнейших исследований и возможного пересмотра существующих моделей взаимодействия частиц.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Психологам не удалось подтвердить стереотип о том, что мужчины не склонны к многозадачности, в отличие от женщин. Однако они выяснили, почему могло сложиться такое мнение.
Даже умеренный, но регулярный недосып может влиять на массу тела без каких-либо особых изменений в рационе. Авторы нового исследования выяснили, какой именно прибавки в весе можно ожидать.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Перепад температуры способен породить спиновый ток — причем безо всякого электрического тока, проводов и контактов. Ученые из Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ Евгений Седов и Алексей Кавокин теоретически показали, что газ экситонных поляритонов превращает тепловой градиент в целое семейство спиновых и поляризационных токов. Их работа описывает оптические аналоги хорошо известных термоэлектрических эффектов и формулирует правила, по которым с помощью тепла можно управлять поляризацией света.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии