Гамма-астрономия высоких энергий

Физик Сергей Троицкий о регистрации космического излучения, пульсарах и гипотетической элементарной частице

27.12.2014
2 667
Что включает в себя гамма-астрономия высоких энергий? Как работает рентгеновский телескоп? Зачем постулировать новую элементарную частицу — аксион? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Сергей Троицкий.

Когда произносится слово «астрономия», речь идет об очень древней и хорошо понятной науке: люди смотрят на небесные объекты и изучают, как они устроены. Часть современной астрономии уже трудно назвать «смотрением на небо», потому что своими методами эта наука ближе к физике элементарных частиц. Речь идет об астрономии самых высоких энергий, регистрации излучения от небесных объектов, которое несет энергию порядка тераэлектронвольта (ТэВ). Это порядок энергий столкновения частиц в Большом адронном коллайдере. Речь идет об излучении, то есть это фотоны, которые прилетают от каких-то далеких внеземных объектов.

FAQ: Космические лучи сверхвысоких энергий8 фактов о частицах, прилетающих к Земле из космоса, их энергиях и сложностях регистрации

Ближе к концу XX века стали запускаться спутники с рентгеновскими телескопами. Это совсем не те инструменты, которые наблюдают фотоны с энергиями тераэлектронвольт (ТэВ), они совсем не похожи на обычные телескопы, они не видят эти фотоны. Фотоны никогда не попадают в телескопы, они взаимодействуют во внешних слоях атмосферы и рождают каскад вторичных частиц, распространяющийся сверху вниз, такую вспышку — как метеор пролетает. Именно эту вспышку регистрируют установки, которые стоят на Земле. Регистрируют то, что называется телескопо-ТэВная астрономия. Они смотрят не на небо, они смотрят на атмосферу и регистрируют следы взаимодействия частиц.

Есть возможность превращения фотонов по дороге в какие-то другие частицы, которые не рождают электрон-позитронные пары. Одним из примеров таких частиц является аксион. Это гипотетическая частица, ее никто никогда не видел, однако она бывает нужна для решения самых разных проблем физики частиц. Она вводится в разных моделях для решения задач. Похоже, частицы могут так или иначе взаимодействовать с фотонами и приводить к тому, что изначально излученный фотон в источнике, пролетев какую-то часть своего пути до нас, до наблюдателя, превращается в аксион, который тем самым «консервирует» его, защищает изначальный фотон от взаимодействия с окружающим светом. Этот аксион летит до нас и где-то в окрестности Земли может конвертироваться обратно в фотон — это процесс двусторонний.

доктор физико-математических наук, Институт ядерных исследований РАН
Узнал сам? Поделись с друзьями!
  • VZ

    — а я думал что все фотоны обладают равной энергией. Ничего не понял. Скорость одинакова, масса одинакова… — откуда взяться более энергетическому фотону?

  • Масса у всех фотонов одинакова и равна нулю, скорость, как вы правильно заметили, тоже одинаковая у всех. Тем не менее фотоны также характеризуются частотой, которая может быть разной. Например, фотон, соответствующий красному цвету, обладает меньшей энергией, чем соответствующий синему. Гамма-фотоны обладают наибольшей энергией

    Опубликовано материалов
    03585
    Готовятся к публикации
    +28
    Самое читаемое за неделю
  • 1
    ПостНаука
    11 197
  • 2
    Гасан Гусейнов
    5 688
  • 3
    Марк Юсим
    2 880
  • 4
    Алексей Лебедев
    2 324
  • 5
    Алексей Муравьёв
    2 231
  • 6
    Михаил Соколов
    2 196
  • 7
    Андрей Цатурян
    2 019
  • Новое

  • 1 828
  • 1 179
  • 1 276
  • 2 196
  • 11 197
  • 2 019
  • 1 996
  • 5 688
  • 1 751