Cuando los rayos cósmicos golpean la atmósfera de la Tierra, sus partículas primarias de alta energía generan una "lluvia de aire" de partículas secundarias. Estas cascadas de partículas proporcionan información sobre las propiedades físicas de las partículas primarias, cuyo origen ha sido estudiado por astrofísicosdurante generaciones Las mediciones de LOFAR matriz de baja frecuencia, el radiotelescopio más grande del mundo, proporcionan nuevos hallazgos sobre la masa y las fuentes potenciales de las partículas, como se publica ahora en la revista Naturaleza
"Después de diez años de investigación, ahora entendemos las señales de radio de estas cascadas de partículas tan bien que podemos sacar conclusiones con respecto a las propiedades de las partículas primarias utilizando mediciones detalladas y su comparación con nuestro código de simulación", Tim Huege deEl Instituto de Física Nuclear de KIT informa. Los resultados recientes encontraron un número sorprendentemente alto de partículas de luz, protones y núcleos de helio, con energías de 10 a la potencia de 17 a 10 a la potencia de 17,5 voltios de electrones ". Esto da lugara las preguntas ", dice Huege.
En este rango de energía relativamente alto, hasta ahora se han encontrado partículas pesadas, que pueden surgir de los restos de supernova. Esto podría sugerir que las partículas de luz detectadas ahora son de origen extragaláctico o, la opción más emocionante, queExiste una fuente rica en energía en nuestra galaxia. Los expertos ya saben que el flujo de partículas de las fuentes galácticas se detiene en algún lugar y los rayos cósmicos de las energías más altas se pueden producir solo en las fuentes extragalácticas más energéticas. Sin embargo, aún se desconoce en qué rangos de energía toma esta transiciónEl análisis reciente de los datos de LOFAR ahora ha abierto una nueva perspectiva sobre esta cuestión. Dicha investigación no sería posible sin el código de simulación CoREAS Emisiones de radio basadas en CORSIKA desde Duchas aéreas desarrollado en KIT. "Con este código, nosotrosevalúe las mediciones de las antenas de radio e interprete las señales con precisión ", explica Huege. Se pueden requerir hasta 100 simulaciones para clasificar exactamente una señal". Se utiliza CoREASpor físicos de astropartículas en todo el mundo para interpretar las emisiones de radio de las duchas de aire ".
Varios cientos de antenas LOFAR en Exloo, Países Bajos, miden la dirección de llegada, la energía y la masa de las partículas. Para la determinación precisa de la masa, la profundidad de penetración del aire cae en la atmósfera de la Tierra, llamada brevemente Xmax,es necesario. Puede determinarse de manera confiable y continua solo mediante simulaciones. "Las partículas ligeras penetran más profundamente que las pesadas", explica Huege. "El valor Xmax, por lo tanto, indica la composición de las partículas".
CoREAS es el resultado de diez años de trabajo de desarrollo en KIT. Este código de simulación está implantado en el código CORSIKA Simulación de rayos cósmicos para KASCADE que se utilizó en particular para el experimento del detector de partículas KASCADE-Grande de KIT y el experimento del prototipo de radio LOPESfuncionó hasta 2013. En el marco del Observatorio Pierre Auger, un experimento astrofísico internacional a gran escala en Argentina con importantes contribuciones del KIT y otras universidades alemanas, CORSIKA se está desarrollando y complementando continuamente con nuevos modelos de interacción. CORSIKA se lanzó en 1989y ha sido citado por casi 700 publicaciones científicas revisadas por pares de experimentos de duchas de aire en todo el mundo.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Karlsruhe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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