Продемонстрирован новый метод изучения космических лучей ультравысокой энергии

Продемонстрирован новый метод изучения космических лучей ультравысокой энергии

В стране и миреНаука и техника
В антарктическом эксперименте ANITA, основной задачей которого является обнаружение нейтрино, было отмечено несколько событий, соответствующих космическим лучам ультравысокой энергии.

Обычно такие космические лучи, частота появления которых крайне мала и измеряется единицами событий в пересчёте на один квадратный километр поверхности Земли и одно столетие, регистрируются наземными детекторами, распределёнными по значительной площади. Обсерватория им. Пьера Оже, к примеру, объединяет 1 600 детекторов, покрывающих территорию в 3 000 км2, а участники проекта The Telescope Array установили 576 детекторов на площади в 730 км2.

Эксперимент ANITA спроектирован совершенно по-другому. Здесь используется один радиоинтерферометр, прикреплённый к воздушному шару, который находится на высоте около 36 км. ANITA обозревает более миллиона квадратных километров антарктического льда и регистрирует высокоэнергетичные нейтрино по радиоимпульсам, возникающим в случае реализации эффекта Аскарьяна. Это явление, предсказанное советским физиком Гургеном Аскарьяном в 1962 году, тесно связано с более известным эффектом Вавилова — Черенкова и наблюдается при движении высокоэнергетичной частицы в диэлектрической среде (в нашем случае — во льду), которое сопровождается когерентным радиоизлучением.



Приборы ANITA. На заднем плане — вулкан Эребус. (Фото ANITA Project.)


Регистрировать космические лучи детектору ANITA позволяет так называемое геосинхротронное излучение. Космические лучи инициируют появление каскада электронов и позитронов, которые испытывают действие геомагнитного поля и движутся с релятивистскими скоростями по искривлённым траекториям. Возникающее в результате синхротронное излучение и обнаруживают приборы зонда.

Обработав данные первого полёта ANITA, учёные обнаружили 16 событий, которые можно связать с космическими лучами ультравысокой энергии. Как минимум в 6 случаях энергия лучей превысила 1019 эВ, а её среднее значение равно 1,5•1019 эВ. Определённая по результатам измерений плоскость поляризации излучения неизменно оказывалась перпендикулярна локальному геомагнитному полю, что полностью соответствует теории геосинхротронного излучения.

В своём следующем полёте, запланированном на 2013 год, ANITA будет уже «официально» заниматься регистрацией космических лучей. Представитель коллаборации The Telescope Array Пьер Соколский (Pierre Sokolsky), впрочем, не считает ANITA серьёзным конкурентом наземных массивов детекторов, замечая, что антарктический эксперимент даёт примерно в четыре раза более грубую оценку энергии лучей. «Я рассматриваю это как интересную новую методику, которую ещё долго нужно будет дорабатывать», — говорит г-н Соколский.


 
Места регистрации событий, соответствующих космическим лучам ультравысокой энергии. Синим отмечена область, обозреваемая ANITA. (Иллюстрация из журнала Physical Review Letters.)



Энергии космических лучей, зарегистрированных ANITA, показаны красным и чёрным, а смоделированный авторами набор событий — синим. (Иллюстрация из журнала Physical Review Letters.)


Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Physical Review Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Вступайте в группу Новости города Новокузнецк в социальной сети Вконтакте, чтобы быть в курсе самых важных новостей.

всего: 357 / сегодня: 1

Комментарии /0

Смайлы

После 22:00 комментарии принимаются только от зарегистрированных пользователей ИРП "Хутор".

Авторизация через Хутор:



В стране и мире