К сожалению, вследствие прихотливых изгибов в галактических магнитных полях, заряженные частицы космических лучей, приходящие к нам, за свое долгое путешествие теряют информацию о местонахождении своего "родителя"-ускорителя, и поэтому интенсивность "выпадения" таких частиц на Землю практически одинакова по всем направлениям.
Бороться с изотропией "не помнящих родства" космических лучей можно, отбирая наиболее высокоэнергичные частицы, которые слабее отклоняются галактическими магнитными полями и могут таким образом выдать свой источник. Ашот Чилингарян и его коллеги с Отделения космических излучений Ереванского физического института воспользовались для этого данными, собранные в 1997-2003 гг. с помощью множества датчиков установки MAKET-АНИ, построенной на горе Арагац (самая высокая гора на территории Армении, потухший вулкан) для исследований так называемых широких атмосферных ливней (ШАЛ). Широкими атмосферными ливнями принято называть каскады частиц, рождающихся в атмосфере Земли при взаимодействии с ее молекулами одной-единственной частицы первичного космического излучения с энергией свыше 1014 эВ. ШАЛ содержат до 106-109 частиц (пи-мезонов, мюонов, гамма-квантов, электронов, позитронов, нейтрино и т.д.), собирая информацию по дошедшим до детекторов частицам, проводят важнейшие исследования космических лучей сверхвысоких энергий. Результаты, полученные армянскими учеными, опубликованы 10 ноября в Астрофизическом журнале (Astrophysical Journal) Американского астрономического общества (American Astronomical Society).
После сложной статистической обработки свыше 2 млн событий (т.е. ШАЛ, зарегистрированных MAKET-АНИ) выяснилось, что значительная часть таких высокоэнергичных частиц скорее всего прибывает на Землю преимущественно из одного источника, с определенного выделенного направления, указывающего на Monogem Ring - остаток вспышки сверхновой звезды со старым радиопульсаром PSR B0656+14 в центре, что расположен от нас на расстоянии примерно в 300 парсеков (тысяча световых лет) на границе созвездия Близнецов и соседнего созвездия Единорога и с недавних пор рассматривается как основной источник высокоэнергичных частиц. В пользу связи пульсара PSR B0656+14 с аномалией в спектре КЛ говорит и "правильное" с точки зрения теории расстояние до него. Совсем недавно международная группа астрофизиков под руководством Уолтера Брайскена (Walter Brisken) из американской Национальной радиоастрономической обсерватории (National Radio Astronomy Observatory - NRAO) смогла точно определить это расстояние прямым методом - с помощью ежегодного параллакса (видимое относительное смещение космических объектов при движении Земли вокруг Солнца).
Космические лучи - это поток заряженных субатомных частиц и атомных ядер высоких энергий (в основном это протоны (90%) и альфа-частицы - ядра гелия (7%)), пронизывающий весь космос. Ударные волны, возникающие в процессах взрывов сверхновых, считаются основным источником этих частиц. В межзвездном магнитном поле с сильно запутанными силовыми линиями движение космических лучей имеет сложный характер, напоминающий диффузию молекул в газе. В результате время утечки космических лучей из Галактики оказывается в тысячи раз большим. чем при прямолинейном движении. Ученые, измеряющие энергию космических лучей, давно обратили внимание на избыток таких лучей в определенном энергетическом диапазоне (речь идет о характерном изломе или "колене" в спектре первичного (т.е. пришедшего непосредственно из космоса в отличие от вторичных КЛ, возникающих за счет столкновений с ядрами атомов земной атмосферы) космического излучения при энергии около 3x1015 эВ, обнаруженном в середине прошлого века советскими физиками). Некоторые исследователи предположили, что этот излишек мог бы давать единственный остаток сверхновой приблизительно в 1000 световых лет от нас, взрыв которой произошел около 100 тысяч лет назад (другое объяснение: частицы с более высокой энергией, число которых очень мало, слабо отклоняются галактическим магнитным полем и покидают Галактику сравнительно быстро - "Физика космоса", М., 1986).
Мы определили значительный избыток частиц, которые приходят от направления распространения ударной волны от взрыва сверхновой. Этот взрыв дал начало ударным волнам, которые распространились с огромной скоростью и, взаимодействуя с межзвездным веществом, порождают рентгеновское излучение, кольцевая форма которого и дала первое указание на то, что это остаток сверхновой. Ударные волны, естественно, ускоряют частицы. Именно эту главную гипотезу физики космических лучей мы и хотим подтвердить.
Избыток, на первый взгляд небольшой (25 событий над фоном)... Но статистический анализ показывает, что такой избыток может получиться случайно только в 2 случаях из миллиона. Поэтому, следуя логике проверки статистических гипотез, мы отвергаем изотропность и принимаем наличие такого источника.
По иронии судьбы и доказательство существования топ-кварка в 1995 г. было сделано на основании превышения 25 событий над фоном, у них это составило что-то вроде 4,5 сигма. Сейчас дискутируется существование пентакварка, и опять считают события, превышающие фон. Однако, в отличие от космики (где гипотеза о фоне простейшая: фон изотропен), на ускорителях фон очень сложен и, к сожалению, неоднозначно определяем.
Мы дали только экспериментальный факт, а что это за частицы, и почему они сохранили направление, я не могу сказать... Игорь Ткачев из теоретического отдела ЦЕРНа и Иоганнес Кнапп из Университета Лиидс предлагают гипотезу, что это высокоэнергичные нейтроны, родившиеся в ядерных взаимодействиях, но и это объяснение встречает трудности. Мы продолжаем работу с экспериментальным материалом.
Грани.Ру, 17.11.2003
| А также : | Наука Общество |