Космический коллайдер обстреливает лучами Землю

Землю постоянно бомбардируют космические лучи — заряженные частицы (в основном протоны) различного происхождения. Их открыли более века назад, и с тех пор астрономы многократно измеряли и моделировали энергетический спектр космических лучей, обнаружив, что некоторые из них несут более триллиона (пета-) электронвольт — в тысячи раз больше, чем частицы, разогнанные Большим адронным коллайдером (порядка тераэлектронвольт).

Что именно служит источником такого огромного ускорения, в точности неизвестно: основными кандидатами выступают взрывы сверхновых, нейтронные звезды и пузыри Ферми, поднимающиеся перпендикулярно плоскости Млечного Пути. Однако само существование таких естественных ускорителей, «певатронов» (PeVatrons), остается неподтвержденным, и ни один из них еще не был однозначно идентифицирован астрономами.

Теоретически обнаружть «певатрон» позволяет высокоэнергетическое гамма-излучение, которое возникает при случайных столкновениях космических лучей с другими частицами. Его энергия на порядок ниже, однако остается огромной. И недавно ученым из обсерватории Tibet AS-gamma удалось зарегистрировать такие гамма-лучи, исходящие от диска Галактики. Об этом они сообщают в статье, готовящейся к публикации в журнале Physical Review Letters.

Tibet AS-gamma — совместный проект японских и китайских астрономов, массив детекторов, работающих высоко в горах Тибета, неподалеку от Лхасы. Он впервые подтвердил существование гамма-лучей с энергией от 100 тераэлектронвольт до почти одного петаэлектронвольта — максимум составил 957 тераэлектронвольт. Создать такие «энергичные» гамма-фотоны могли лишь частицы, имевшие не менее чем вдесятеро больше энергии, — те самые космические лучи «певатронов». Ученые отдельно рассмотрели 38 самых мощных событий, с энергиями более 400 тераэлектронвольт, показав, что их не удается связать с конкретными источниками. Значит, такие фотоны действительно рождаются из-за случайных столкновений протонов, разогнанных «певатронами» и свободнолетящих по Галактике.