Preuve de la théorie des cordes: les rayons cosmiques

Les rayons cosmiques pourraient offrir la preuve de la validité de la théorie des cordes. Les scientifiques sont peu probable de voir certains événements improbables dans les laboratoires sur Terre, du moins sans beaucoup de travail, de sorte que parfois ils regardent où ils sont plus susceptibles de les trouver. Parce que les rayons cosmiques contiennent de très hautes énergies et prennent tant de temps à nous parvenir, les scientifiques espèrent qu'ils peuvent observer ces événements difficiles à voir en étudiant les événements cosmiques.

Les rayons cosmiques sont produits lorsque des particules sont envoyées par des événements astrophysiques à errer seul l'univers, certains se déplaçant à près de la vitesse de la lumière. Certains séjour lié dans le champ magnétique galactique, tandis que d'autres se libérer et de voyager entre les galaxies, les voyages des milliards d'années avant d'entrer en collision avec une autre particule. Ces rayons cosmiques peuvent être plus puissant que nos accélérateurs de particules les plus avancés.

Tout d'abord, les rayons cosmiques ne sont pas vraiment des rayons. Ils sont des particules errants dans la plupart du temps trois formes: 90 pour cent protons libres, 9 particules de cent alpha (deux protons et deux neutrons liés ensemble - le noyau d'un atome d'hélium), et d'électrons libres 1 pour cent (particules bêta de moins, en physique-parler ).

Des événements astrophysiques - tout de éruptions solaires aux collisions d'étoiles binaires à supernovae - crachent régulièrement particules hors dans le vide de l'espace, de sorte que notre planète (et, à son tour, notre corps) sont constamment bombardés avec eux. Les particules peuvent voyager à travers la galaxie, lié par le champ magnétique de la galaxie dans son ensemble, jusqu'à ce qu'ils entrent en collision avec une autre particule. (Particules d'énergie plus élevés, bien sûr, peuvent même échapper à la galaxie.)

Heureusement pour nous, l'atmosphère et le champ magnétique de la Terre nous protègent de la plus énergique de ces particules de sorte que nous ne sommes pas en permanence dosé avec un rayonnement intense (et mortelle). Les particules énergétiques sont déviés ou perdent de l'énergie, se heurtant parfois dans la haute atmosphère se diviser en particules plus petites, moins énergiques. Au moment où ils arrivent à nous, nous avons été frappés avec la version moins intense de ces rayons et de leur progéniture.

Les rayons cosmiques ont une longue histoire en tant que substituts expérimentaux. Lorsque Paul Dirac prédit l'existence de l'antimatière dans les années 1930, aucune des accélérateurs de particules pourraient atteindre ce niveau d'énergie, de sorte que la preuve expérimentale de son existence venait de rayons cosmiques.

Comme les particules des rayons cosmiques déplacent dans l'espace, ils interagissent avec le rayonnement de fond cosmologique (CMBR). Cette énergie de micro-ondes qui imprègne l'univers est assez faible, mais pour les particules des rayons cosmiques, se déplaçant à une vitesse proche de la lumière, le fond diffus cosmologique semble être très énergique. (Ceci est un effet de la relativité, parce que l'énergie est liée au mouvement.)

En 1966, les physiciens soviétiques Georgiy Zatsepin et Vadim Kuzmin, ainsi que le travail indépendant de Kenneth Greisen de l'Université Cornell, a révélé que ces collisions auraient assez d'énergie pour créer des particules appelées mésons (spécifiquement appelé pi-mésons, ou pions).

L'énergie utilisée pour créer les pions a dû venir de quelque part (à cause de conservation de l'énergie), de sorte que les rayons cosmiques serait perdre de l'énergie. Cela a placé une limite supérieure de la vitesse des rayons cosmiques pourrait, en principe, Voyage.


En fait, la GZK énergie de coupure nécessaires pour créer les pions seraient environ 1019 eV (environ un milliardième de l'énergie de Planck de 1019 GeV).

Le problème est que, tandis que la plupart des particules de rayons cosmiques sont bien en dessous de ce seuil, des événements très rares qui ont eu Plus d'énergie que ce seuil - environ 1020 eV. Le plus célèbre de ces observations était en 1991 à l'Université de l'Utah Eye rayons cosmiques l'observatoire de Fly sur Dugway de l'armée américaine Proving Ground.

Recherche depuis indique que existe bel et bien la coupure GZK. La rareté de particules au-dessus de la coupure est un reflet du fait que, très occasionnellement, ces particules atteignent la Terre avant qu'ils entrent en contact avec suffisamment de photons CMBR pour les ralentir au point de coupure.

Pourtant, l'existence occasionnelle de ces particules énergétiques fournit un moyen d'explorer ces gammes d'énergie, bien au-dessus ce courant accélérateurs de particules pourraient atteindre, donc la théorie des cordes peut avoir une chance d'un test expérimental utilisant des rayons cosmiques de haute énergie, même si elles sont incroyablement rare.


» » » » Preuve de la théorie des cordes: les rayons cosmiques