Polski Serwis Naukowy - OnLine od 1999 roku
RSS
Czwartek, 31 maja 2012
Petronia, Bożysława, Ernestyna, Teodor
 1891: budowa Kolei Transsyberyjskiej
 1970: zagłada miasta Yungay w Peru
 WHO: Dzień bez Papierosa
Nowe publikacje
Uczeni zbadali widmowe "kolana" i rozwiązali zagadkę sprzed półwiecza
Dodano:
|27 Paź 2011|, 2011 00:25
|
|
|
W międzynarodowym projekcie KASCADE-Grande, w którym uczestniczyli m.in. Polacy, zbadano problem widmowych "kolan" i rozstrzygnięto, dlaczego ze wzrostem energii w promieniowaniu kosmicznym zaczyna raptownie ubywać pewnych typów cząstek. Naukowcy szukali odpowiedzi na to pytanie od ponad pół wieku.
Jak w przesłanym PAP komunikacie poinformował dr Marek Pawłowski, rzecznik Narodowego Centrum Badań Jądrowych w Świerku (NCBJ), do tej pory powstały dwie teorie astrofizyczne tłumaczące, dlaczego pewnych cząstek w promieniowaniu kosmicznym jest coraz mniej ze wzrostem energii. Ale dopiero badania w ramach projektu KASCADE-Grande, dały odpowiedź, która z tych teorii jest prawidłowa. W pracach zespołu uczestniczyli m.in. naukowcy z NCBJ. Przełomowe wyniki badań właśnie opublikowano w prestiżowym czasopiśmie "Physical Review Letters".
Wyniki z projektu KASCADE-Grande ostatecznie potwierdzają poprawność modeli opisujących pochodzenie i zachowanie galaktycznego promieniowania kosmicznego w zależności od ładunku jego cząstek (liczby protonów w jądrze), a nie od masy jądra (jego liczby protonów i neutronów). Informacja ta pozwoli lepiej modelować procesy przyspieszania i propagacji pozagalaktycznego promieniowania kosmicznego o najwyższych energiach.
Jak przypomniał dr Pawłowski, pół wieku temu zauważono, że promieniowanie kosmiczne docierające do naszej planety wykazuje osobliwą cechę. "Gdy zaczynamy zliczać cząstki kosmiczne o coraz większych energiach, powyżej pewnej wartości energii ich liczba zaczyna maleć zdecydowanie szybciej - stwierdził prof. Janusz Zabierowski z NCBJ, kierownik polskiej grupy w eksperymencie i przewodniczący zarządzającego eksperymentem Rady Współpracy KASCADE-Grande. - Efekt powoduje, że na odpowiednim wykresie widma energetycznego widać załamanie przypominające kształtem kolano". Natura tego kosmicznego "kolana" pozostawała przez długi czas niezrozumiała.
Promieniowanie docierające do Ziemi z kosmosu składa się głównie z protonów (jąder wodoru). Zaledwie co siódma-ósma cząstka to jądro helu, a co setna - elektron lub jądro pierwiastka o liczbie atomowej większej od 3. Im większa energia cząstek, tym ich mniej: dziesięciokrotny wzrost energii wiąże się z tysiąckrotnym zredukowaniem liczby cząstek.
Strumień cząstek promieniowania kosmicznego o najwyższych energiach jest za słaby, żeby mierzyć go za pomocą balonów stratosferycznych czy aparatury na satelitach. Dlatego głównym detektorem używanym przez astrofizyków do badania wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego jest atmosfera naszej planety. Gdy wpada w nią cząstka promieniowania o wielkiej energii, zderza się z atomami i cząsteczkami powietrza. Powstaje wówczas wiele cząstek o dużych energiach, które w kolejnych zderzeniach inicjują dalsze rozpady. W rezultacie do powierzchni Ziemi, z prędkością bliską świetlnej, dociera lawina licząca wiele milionów cząstek, nierzadko pokrywająca obszar wielkości miasta, a niekiedy nawet województwa.
Detektor KASCADE-Grande może rejestrować takie wielkie pęki atmosferyczne. Instalacja, znajdująca się na terenie Kampusu Północnego Instytutu Technologicznego w Karlsruhe (KIT), składa się z sieci instrumentów pomiarowych rozmieszczonych w kwadracie o boku 700 m. KASCADE-Grande może rejestrować nawet pęki atmosferyczne o energiach od 10^16 do 10^18 elektronowoltów (dla porównania: fotony światła widzialnego mają energie liczone w pojedynczych elektronowoltach).
Pięć lat temu naukowcy odkryli, że gdy energia cząstek promieniowania kosmicznego zaczyna sięgać milionów miliardów (10^15) elektronowoltów i wchodzi w obszar "kolana", w strumieniu docierającym z głębi kosmosu gwałtownie zmniejsza się liczba lekkich jąder. Duże "kolano" okazało się zawierać małe. Dopiero za jego pomocą dało się zbadać niedostępny wcześniej pomiarom cały zakres energii promieniowania kosmicznego objętego "kolanem".
Zakończona kilka tygodni temu analiza danych z sieci detektorów KASCADE-Grande potwierdziła istnienie w obrębie "kolana" następnego załamania, spowodowanego w sposób nie pozostawiający wątpliwości malejącym strumieniem jąder ciężkich. Nowe "kolano" pojawia się przy energii setek milionów miliardów (10^17) elektronowoltów, dokładnie tam, gdzie według jednej z teorii astrofizycznych z promieniowania kosmicznego powinny znikać jądra żelaza.
"Projekty KASCADE i KASCADE-Grande pokazały, że w rejonie dotychczasowego +kolana+ mamy do czynienia nie z jednym, a z wieloma załamaniami w widmach poszczególnych jąder pierwiastków promieniowania kosmicznego, poczynając od najlżejszego, wodoru, poprzez coraz cięższe w miarę wzrostu energii, aż do jąder żelaza. Kosmiczne +kolano+ okazało się kosmicznym kankanem" - skomentował prof. Zabierowski.
Projekt KASCADE-Grande jest prowadzony przez dziesięć instytucji naukowych z Brazylii, Holandii, Niemiec, Norwegii, Meksyku, Polski, Rumunii i Włoch.
NCBJ (wcześniej jako Instytut Problemów Jądrowych - IPJ) bierze udział w projekcie od 1989 roku. W łódzkim oddziale IPJ zaprojektowano i wykonano m.in. kompletną elektronikę głównego trygera projektu KASCADE, obejmującą ponad 100 bloków z programowalnymi układami elektronicznymi służącymi do wyszukiwania i zapisywania najciekawszych zdarzeń. IPJ również zaprojektował i wykonał prototypy tych urządzeń oraz oprogramowanie, za pomocą którego w Karlsruhe wyprodukowano niemal 760 płyt z elektroniką do obsługi prawie 25 tys. kanałów detektora śladowego mionów.
Część eksperymentalna projektu KASCADE-Grande zakończyła się w marcu 2009 roku. Zebrane dane obejmują ponad 1 tys. dni obserwacyjnych i są wciąż analizowane, dostarczając nowych informacji o naturze wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego.
PAP - Nauka w Polsce
lt/ agt/
Czy wiesz że...?
wersja BETA
Spektrometria promieniowania gamma polega na ilościowym badaniu widma energetycznego promieniowania gamma źródeł, bez względu na pochodzenie - tak ziemskich jak i kosmicznych. Promieniowanie gamma jest najbardziej energetycznym zakresem promieniowania elektromagnetycznego, będąc fizycznie tym samym promieniowaniem co np. promieniowanie rentgenowskie, światło widzialne, podczerwień, nadfiolet czy fale radiowe, różniącym się od tych form wyższą energią fotonów i odpowiadającą jej wyższą częstotliwością oraz mniejszą długością fali. (Z powodu wysokiej energii fotonów gamma są one na ogół liczone indywidualnie, natomiast fotony najniższych energii promieniowania elektromagnetycznego, jak np. fale radiowe są obserwowane jako fale elektromagnetyczne składające się z wielu fotonów o niskiej energii.) Podczas gdy licznik Geigera lub podobne urządzenie określa jedynie częstość zliczeń (tj. liczbę zarejestrowanych - oddziałujących z substancją czynną detektora - kwantów gamma na sekundę), spektrometr promieniowania gamma pozwala również wyznaczyć energie rejestrowanych przez detektor a emitowanych przez źródło fotonów gamma.
pełny tekst
Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń.
Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".
|
|
|
^ |
|
 |
|
Komentarze: brak |
|
Powered by
phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
|