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 Американские биотехнологи впервые сообщили об обращении вспять клеточного старения в живых клетках печени человека — не мышиных, не синтетических, а именно человеческих. На волне этого результата компания привлекла 435 миллионов долларов и готовится к клиническим испытаниям.
Может ли человек или другое животное воспользоваться преимуществами сна, не смыкая глаз? Этим вопросом задалась команда американских нейробиологов. Они провели эксперимент на грызунах и выяснили, что «включения и выключения» нейронной активности в коре бодрствующих мышей позволяют вызвать некоторые эффекты, аналогичные тем, которые появляются во время фазы медленного сна. Более того, такой подход помог добиться улучшения памяти. Теперь ученые хотят повторить эксперимент на людях.
Спортивная добавка, знакомая каждому второму посетителю тренажерного зала, оказалась неожиданно важной для противоопухолевого иммунитета. Американские ученые выяснили, что иммунные клетки внутри опухоли активно поглощают креатин и без него теряют способность бороться с раком.
В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Роль личности в истории чаще всего иллюстрируют правителями или полководцами. Но, глядя на современную карту мира, нельзя не признать: она выглядела бы принципиально иначе, если бы не одна крестьянская девушка, которую сожгли в этот день ровно 595 лет назад.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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