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 Защитный жилет, протестированный в ходе миссии «Артемида I», реально защитил от космической радиации
Специальный пластиковый жилет смог существенно снизить дозу радиации, полученную манекеном во время тестового полета корабля Orion к Луне. По уровню защиты жилет не уступил специальному противорадиационному убежищу внутри корабля. В будущем такая экипировка позволит защищать астронавтов от солнечных вспышек во время полетов на Луну и Марс, минимально сковывая их работу.
Молодая женщина, возвращения которой из мертвых местное общество, по-видимому, сильно опасалось, имела скандинавские корни и поэтому могла считаться чужестранкой, предположили авторы нового исследования. Ученые также смогли установить много других интересных подробностей о жизни и смерти девушки.
Ученые впервые напрямую наблюдали, как выброшенное звездой вещество всего за несколько тысяч лет теряет форму и смешивается с межзвездной средой. Открытие позволяет понять, как продукты жизни и смерти светил — от газа до тяжелых химических элементов — покидают звездные оболочки, возвращаясь в общий запас вещества Галактики.
Со стороны профессия летчика-испытателя часто выглядит как череда опасных полетов, требующих бесстрашия и способности мгновенно импровизировать. В действительности ее основу составляют методика, дисциплина, технические знания и умение честно рассказать о каждой особенности машины. Его задача — не просто поднять самолет в воздух, но и понять, насколько точно он выполняет команды, предсказуемо ли ведет себя на сложных режимах и какие изменения необходимо внести в конструкцию или систему управления.
Британские экологи выяснили, что большинство людей не догадываются о вреде солнцезащитных кремов для Мирового океана. Обзор научной литературы и локальный уличный опрос наглядно продемонстрировали разрыв между реальными экологическими угрозами и повседневными привычками покупателей.
Качественное дошкольное образование закладывает прочный фундамент успехов на долгие годы вперёд — вплоть до выпускного класса. Двадцатилетнее исследование показало, что дети, которые в возрасте четырех лет перед поступлением в школу посещали бесплатные государственные подготовительные классы, учатся существенно лучше сверстников, посещавших обычные детские сады с упором на простой присмотр или оставшихся на домашнем воспитании.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
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