物理学最大的谜团之一。 捷克提出了一种有助于确定宇宙射线起源的方法

这种独特的方法使科学离揭开物理学最大的谜团之一更近了一步：轰击地球大气层的太空粒子的起源是什么。

捷克共和国科学院物理研究所的雅库布·维查（Jakub Vícha）解释说：“特别是对于能量最高的粒子，我们仍然不知道宇宙中最极端过程的来源是什么，这些过程使得它们得以产生。” 。

这些粒子的成分只能根据对初级宇宙粒子与大气中的原子核碰撞后级联中产生的次级粒子的测量来间接估计。 其中一些次级粒子，例如μ介子，一路落到地球表面。 迄今为止，事件μ子数量的观测结果和模型预测之间存在相当大的差异。

“我们对测量结果的解释表明，超高能粒子簇射入大气层的深度可能比我们想象的要深得多。同时，事实证明，宇宙射线的成分，通常是由上述因素决定的喷雾的渗透力可能比通常认为的要重得多，因此含有更多更重的原子核，”Vícha 描述道。

维奇的方法极大地完善了数据描述，例如来自皮埃尔奥格天文台（宇宙射线天文台）的测量数据。

同时，据科学院代表介绍，该方法首次清楚地证明了以前的模型无法可靠地描述测量数据。 因此，天体粒子物理学家现在可能会重新评估之前发表的关于超高能宇宙射线成分的研究结果。

然而，在科学界，新程序最初遭到了不信任和抵制。 这位捷克科学家的方法得到了皮埃尔·奥格天文台数百名天体粒子物理学家的验证——最终，荧光和表面探测器同时检测到了总共 2,239 个粒子簇射，能量在 3 到 10 EeV（艾电子伏特）之间。

自首次发表六年后，研究结果终于在专业期刊上发表 物理评论D。

“有一段时间，我因自己的方法不被接受而感到极大的失落，但我无法弄清楚自己做错了什么。 我确信一切都按其应有的方式进行，实际上没有人发现我的程序有任何错误，”Vícha 指出。

他在国内知名同行的支持下继续推广该方法。 “他们告诉我：结果越具有革命性，就会引起越大的阻力，这需要时间，”这位物理学家补充道。

在解释超高能宇宙射线数据时，研究人员依赖于所谓的强子相互作用模型的预测，然而，该模型并不能足够可靠地描述测量到的流星雨的特性（强子是强相互作用的亚原子粒子的复合体）。

给定的模型是根据强子对撞机的发现创建的，例如瑞士日内瓦附近的欧洲核研究组织 (CERN) 的大型强子对撞机，但最高能的宇宙粒子甚至超过 100 EeV 的值，这显着超过了地面加速器的能力。

因此，强子相互作用的特性必须在模型中外推到多个数量级的高能量，这给宇宙射线测量的解释带来了显着的系统不确定性。 现在事实证明，模型需要以更复杂的方式进行改进，而不仅仅是生成更多的μ子，这本身就是一个很大的问题。

因此，超高能宇宙线中出现了更重的粒子，例如铁原子核，这对在最高能量下寻找其来源具有根本性影响。 粒子带电越多，它们在银河系磁场中的弯曲程度就越大，因此它们的到达方向远离天空中的源方向。

“大自然比我们想象的要复杂得多，因此很难最终发现这些粒子是从哪里来的。然而，我们正在逐渐缩小可能性的空间，有一天我们希望能看到这些粒子是如何以及从哪里来的。这些宇宙中最极端的过程正在发生，”维查说。