Теория происхождения космических лучей опровергнута?

Строго говоря, космические лучи - это не лучи вовсе, а ускоренные до огромных энергий и летящие во всех направлениях заряженные частицы, большинство из которых представляют собой ядра водорода и гелия. Считается, что они порождены и разогнаны многочисленными Сверхновыми. Звезда умирает громко - происходит взрыв, и ее внешняя оболочка с огромной скоростью уносится прочь, создавая мощную ударную волну в среде межзвёздного газа. Расширяющаяся с высокой скоростью плазменная оболочка волны генерирует крупномасштабные магнитные поля – своеобразные облака магнитогидродинамических возмущений в окрестности места взрыва.

Исторически одним из первых механизмов ускорения космических частиц был механизм, предложенный 1949 г. Э. Ферми и развитый в 70-х годах Г. Крымским и другими исследователями. Он основан на рассмотрении столкновений частиц как раз с такими движущимися магнитными облаками, неоднородности которых играют для заряженных частиц роль магнитных зеркал, многократные отражения между которыми заставляют частицу раз за разом отбирать у облака часть его энергии, приблизительно как теннисный мячик при отскоке отбирает энергию у теннисной ракетки.

Подобное теоретическое рассмотрение приводит к результату, при котором кривая энергетического спектра ускоряемых частиц описывается простым степенным законом, предсказывающим большие значения потока частиц в области низких энергий и его резкий спад в области высоких. И действительно, ранние эксперименты, работавшие в относительно низкоэнергетичном секторе до 1000 ГэВ, демонстрировали именно такую зависимость.

Однако, в конце 60-ых годов сотрудники НИИЯФ МГУ (Г.Б. Христиансен, Г.В. Куликов и др.) при анализе данных установки ШАЛ по суммарному спектру мощности всех частиц космических лучей в диапазоне энергий от 1 000 000 ГеВ и выше обнаружили на полученной кривой странный излом, прозванный "коленом" за сходство этой части спектра с человеческой ногой. Проверка факта излома энергетического спектра космических лучей была произведена многократно, поэтому достаточно быстро факт существования "колена" был признан бесспорным и потребовал объяснения.

В самом деле, ведь каким образом постепенный спад в области низких энергий, где данные теории согласуются с данными экспериментов, может привести к появлению в спектре подобной особенности? Ситуацию осложняло отсутствие убедительных экспериментальных данных по отдельным компонентам в районе энергий около 1 ПэВ (1 000 000 ГэВ), поскольку частиц с такой энергией и так немного, плюс они еще и поглощаются атмосферой.

Понемногу картина стала проясняться с появлением более совершенных экспериментальных установок. Так, например, эксперимент CREAM показал, что спектр H и He начинает подниматься после 200 ГеВ. И вот, наконец, стали известны последние результаты PAMELA, который три года занимался тем, что фиксировал космические лучи, замерял энергию частиц и сортировал данные по водороду и гелию. В ход шли частицы с энергиями от 1 ГэВ до 1200 ГэВ.

Эксперимент также подтвердил, что после 230 ГэВ спектр отдельных компонент резко меняет свой характер и постепенное убывание сменяется некоторым ростом, который, вероятно, и приводит к появлению "колена". Однако, какова же все-таки его природа? Ученые, опубликовавшие сообщение об этом в последнем номере журнала Science, считают, что подобное несоответствие объяснить взрывом Сверхновой нельзя. Возможно, считают они, в их рождении замешаны также и другие источники, например, пульсары или темная материя.

Читайте на CNews
Microsoft дал $100 тыс. российскому антипиратскому стартапу
Инновационные СМБ-компании смогут получить офисы и технику вне конкурса
Социальные сети: киберпреступники ставят ловушки на СМБ