Энергию одной частицы Oh-My-God оценили примерно в 51 джоуль — столько нужно, чтобы поднять пятикилограммовую гантель на метр. Источник: Аргументы и факты
Чтобы поднять пятикилограммовую гантель на один метр, нужно затратить около 50 джоулей энергии. Примерно столько же принесла к Земле Oh-My-God — одна микроскопическая частица. Для физиков это стало поводом искать природный ускоритель, способный сообщить ей такую энергию.
Что такое частица Oh-My-God
Космические лучи несут к Земле протоны и атомные ядра, разогнанные природными источниками. Источник: Space
Oh-My-God, или «О боже мой!», — неофициальное имя космической частицы, зарегистрированной в 1991 году. Она относится к космическим лучам — потоку энергичных частиц, которые прилетают к нашей планете. Среди них встречаются протоны и ядра разных химических элементов. Чем именно была Oh-My-God, установить не удалось: данные допускают и протон, и более тяжелое атомное ядро.
Как обнаружили частицу Oh-My-God
На примере Аматэрасу показано, как космическая частица порождает атмосферный ливень, по которому восстанавливают ее энергию. Источник: Kyoto University
Событие зафиксировал детектор Университета Юты Fly’s Eye («Глаз мухи»), расположенный на полигоне Дагуэй. Его зеркала собирали слабый свет, возникающий при прохождении космических лучей через атмосферу. Попавшая в воздух частица сталкивается с атомным ядром и порождает вторичные частицы. Те вызывают новые столкновения, и каскад разрастается. Физики называют его атмосферным ливнем.
Частицы ливня возбуждают молекулы азота, которые затем испускают свет. По его яркости и изменению во времени исследователи восстанавливают развитие ливня, направление прилета и энергию первичной частицы. Так из короткого свечения в небе получили сведения об Oh-My-God. Сама она к этому моменту уже провзаимодействовала с атмосферой.
Какую энергию имела частица Oh-My-God
Оценка энергии Oh-My-God в десятки миллионов раз превышает энергию одного протона в Большом адронном коллайдере. Источник: Соцсети
Энергию Oh-My-God оценили примерно в 320 эксаэлектронвольт, или 51 джоуль, с погрешностью около 90 эксаэлектронвольт. Эта оценка остается рекордной среди всех зарегистрированных космических лучей.
Для сравнения: один протон в Большом адронном коллайдере получает энергию в десятки миллионов раз меньше. Земной ускоритель позволяет многократно повторять столкновения и управлять условиями опыта. Появления космических частиц приходится ждать: при энергиях выше 100 эксаэлектронвольт на квадратный километр приходится менее одного такого события за столетие.
Почему частица двигалась почти со скоростью света
В струях блазаров энергичные протоны могут порождать другие частицы, включая нейтрино, и гамма-излучение. Источник: Vox
У протона или атомного ядра есть масса и соответствующая ей энергия покоя — энергия даже неподвижной частицы. Когда энергия движения становится во много раз больше, скорость оказывается чрезвычайно близкой к скорости света. При дальнейшем разгоне энергия может сильно увеличиваться, а скорость меняется все меньше. Для достижения скорости света частице с массой потребовалась бы бесконечная энергия. Поэтому даже столь энергичная частица летит чуть медленнее света; степень этого отставания зависит от ее массы.
Откуда прилетела частица Oh-My-God
Мощные струи вещества в активных галактиках рассматривают как возможные места ускорения частиц, подобных Oh-My-God. Источник: Соцсети
Источник Oh-My-God пока не установлен. Среди возможных природных ускорителей таких частиц рассматривают активные галактики с мощными струями вещества возле сверхмассивных черных дыр. При этом дорога к Земле сама ограничивает круг кандидатов. В космосе частицы взаимодействуют с фоновым излучением, оставшимся после Большого взрыва: протоны теряют энергию, а тяжелые ядра могут разрушаться. На слишком длинном пути сохранить столь высокую энергию трудно.
Похожие вопросы возникли после другого события: 27 мая 2021 года установка Telescope Array зарегистрировала частицу Аматэрасу с оценкой энергии около 244 эксаэлектронвольт. Обсуждая ее происхождение в 2023 году, научный сотрудник лаборатории обработки больших данных ИЯИ РАН Михаил Кузнецов говорил:
Цитата
| Это, в свою очередь, говорит о том, что ее источник, хотя он и не идентифицирован явно, находится относительно близко к нашей Галактике. |
Найти конкретный объект мешают магнитные поля: они изгибают путь заряженной частицы. Величина отклонения зависит в том числе от ее заряда, поэтому тяжелое ядро и протон одной энергии могли бы пройти разными маршрутами. Направление, с которого Oh-My-God вошла в атмосферу над Ютой, дает область поиска на небе, но однозначно связать ее с определенной галактикой пока не удалось.
Источник: НАУКА mail
