Nowa soczewka odkrywa najbardziej energetyczne cząstki wszechświata

Osaka, Japonia – Kąpiel w łazienkach przynosi nam komfort; Deszcze z kosmosu przynoszą radość astrofizykom. Dzięki swojej nowej metodzie naukowcy z Osaka Metropolitan University zaobserwowali wielkoskalowe pęki promieni kosmicznych z niespotykaną dotąd precyzją, otwierając drzwi do nowego wglądu w najbardziej energetyczne cząstki we wszechświecie.

Kiedy wysokoenergetyczny promień kosmiczny uderza w ziemską atmosferę, generuje ogromną liczbę cząstek zwanych szerokopasmowym pękiem powietrznym. Zespół badawczy kierowany przez profesora nadzwyczajnego Toshihiro Fujii z Graduate School of Science oraz Nambu Yuichiro Institute for Theoretical and Experimental Physics na Osaka Metropolitan University wraz z doktorantem Fraserem Bradfieldem odkrył, że szerokokątna kamera z głównym ogniskowaniem zamontowana na Teleskop Subaru nad wulkanem Mauna Kea na Hawajach może uchwycić te ogromne pęki powietrzne w niezwykle wysokiej rozdzielczości.

Teleskop Subaru przeznaczony jest do astronomii obserwacyjnej. Promienie kosmiczne, które na obserwowanych obrazach pojawiają się jako „ślady” i przesłaniają docelowe gwiazdy lub galaktyki, są wykluczane jako szum w ramach zwykłego przetwarzania danych astronomicznych. Jednak badania tego zespołu skupiają się na tym samym „szumie”. Analizując prawie 17 000 zdjęć wykonanych w latach 2014–2020, zespół badawczy zidentyfikował 13 zdjęć przedstawiających rozległe pęki powietrzne. Obrazy te przedstawiały znacznie większą liczbę śladów cząstek niż zwykle.

„Korzystając z tradycyjnych metod obserwacyjnych, trudno jest rozróżnić rodzaje cząstek tworzących wielkoskalowe pęki powietrzne” – wyjaśnił profesor Fujii. „Z drugiej strony nasza metoda może określić naturę poszczególnych cząsteczek”.

Profesor Fujii dodał: „Co więcej, łącząc naszą metodę z metodami tradycyjnymi, mamy nadzieję pogłębić naszą wiedzę na temat pęków powietrznych na dużą skalę. Technika ta może pozwolić nam na poszukiwanie ciemnej materii lub innych egzotycznych cząstek, zapewniając dodatkowy wgląd w przemiany pęków wszechświat.” Wiek zdominowany przez materię.”

Wyniki ich badań mają zostać opublikowane w czasopiśmie Scientific Reports 12 października 2023 r.