Ученые приблизились к разгадке происхождения самых энергетических частиц во Вселенной
Более 60 лет ученые пытаются раскрыть тайну происхождения ультра-энергетических космических лучей (UHECR) — частиц, обладающих энергией, в миллионы раз превышающей возможности самых мощных земных ускорителей, таких как Большой адронный коллайдер. Новое исследование физика Гленнис Фаррар из Нью-Йоркского университета предлагает революционную теорию, которая может пролить свет на этот загадочный феномен.
Согласно работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, UHECR могут возникать в результате слияния нейтронных звезд — катастрофического события, которое также приводит к образованию черной дыры. В процессе слияния турбулентные магнитные поля, возникающие в остатках звезд, действуют как гигантские природные ускорители частиц, разгоняя их до невероятных энергий.
Этот процесс сопровождается генерацией гравитационных волн — колебаний пространства-времени, предсказанных Эйнштейном и впервые обнаруженных в 2015 году. Одновременное наблюдение гравитационных волн и UHECR может стать ключом к пониманию природы этих экстремальных событий.
Теория Фаррар объясняет две важные особенности UHECR:
- Корреляцию между энергией частиц и их электрическим зарядом, что указывает на специфический механизм ускорения в турбулентных магнитных полях.
- Экстремально высокие энергии, которые не могут быть объяснены другими существующими моделями.
Для проверки своей гипотезы Фаррар предлагает два пути:
- Поиск редких элементов, таких как ксенон или теллур, которые образуются в процессе слияния нейтронных звезд. Их обнаружение в составе UHECR подтвердит связь этих частиц с катастрофическими событиями.
- Совместное наблюдение нейтрино сверхвысоких энергий и гравитационных волн, которые должны возникать одновременно при слиянии нейтронных звезд.
Эти подходы открывают новые горизонты для астрофизических исследований и могут помочь ученым наконец раскрыть тайну самых энергетических частиц во Вселенной.