Greisen-Zatsepin-Kuzmin-gräns

Greisen - Zatsepin - Kuzmin- gränsen (GZK-gräns, relikt (eller svart kropp) avskärning av spektrumet i regionen med extremt höga energier, GZK-effekt, engelska Greisen  - Z atsepin - K uzmin-gräns , GZK-gräns ) är den teoretiska övre gränsen av kosmisk strålenergi från avlägsna källor.

Gränsen beräknades 1966 av Georgy Zatsepin och Vadim Kuzmin [1] , och oberoende av Kenneth Grisen [2] . Begränsningen är relaterad till interaktionen mellan partiklar och fotoner av bakgrundsmikrovågsstrålning . Det förutspåddes att protoner med energier över 5⋅10 19 eV (50 exaelektronvolt) interagerar med fotoner och producerar pioner tills deras energi faller under det specificerade tröskelvärdet.

eller

Det genomsnittliga avståndet för släckning av partikelenergi är 50 Mpc , och eftersom det inom dessa gränser inte finns några källor till kosmiska strålar med så höga energier, bör sådana partiklar inte observeras.

GZK-paradoxen

Observationer som gjordes under AGASA- experimentet visade att jorden nås av strålar vars energi överskrider den fastställda gränsen. Dessa strålar kallas partiklar med ultrahöga eller extremt höga energier. Förekomsten av sådana partiklar kallas GZK-paradoxen [3] . Många förslag har lagts fram för att lösa detta problem:

Teorier för att förklara GZK-paradoxen

Den mest intressanta och betydelsefulla av dem är den dubbelt speciella relativitetsteorin , men av nyare forskning att döma följer också en liknande paradox av den [4] .

Några av teorierna förklarar paradoxen genom interaktion med mörk materia , eller att sådana partiklar är mörk materia partiklar.

Fakta som inte stöder paradoxen

I juli 2007 , under den 30:e internationella kosmiska strålkonferensen i Mérida , Mexiko, presenterade HiRes sina resultat om kosmisk strålning med ultrahög energi. HiRes observerade undertryckning i spektrumet av kosmiska strålar med ultrahög energi endast i den förutsagda regionen, observerade endast 13 händelser med energier över tröskeln, med de förväntade 43 utan undertryckning. Detta resultat publicerades av Physical Review Letters [5] [6] och är den första observationen som förnekar närvaron av GZK-paradoxen. Pierre Auger Observatory bekräftade detta resultat: istället för de 30 händelser som krävdes för att bekräfta AGASA-resultaten, observerades endast 2 händelser. Dessutom observerades i vinkelfördelningen av de 27 högsta energihändelserna (med energier större än 5,7⋅10 19 eV) en uttalad anisotropi, som korrelerade bra i de flesta fall (20 av 27) med riktningar till de aktiva kärnorna i angränsande galaxer , som Centaurus A [7] [8] [9] .

Observatorieresultat från Pierre Auger-observatoriet fram till slutet av mars 2009, publicerade 2012, bekräftade förekomsten av en cutoff i det kosmiska strålspektrumet i området för GZK-effekten för protoner och tyngre partiklar, vid en signifikansnivå på mer än 20 σ [10] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Zatsepin G. T., Kuzmin V. A., "On the övre gräns för spektrumet av kosmiska strålar" Arkivkopia av 26 oktober 2014 på Wayback Machine , JETP Letters, 1966, V.4, nr 3, 114-117.
  2. ↑ Greisen, Kenneth. Slut på Cosmic-Ray Spectrum? (engelska)  // Physical Review Letters  : journal. - 1966. - Vol. 16 , nr. 17 . - s. 748-750 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.16.748 .
  3. ↑ Dedenko, LG, Fedorova, GF, Fedunin, EY, Kirillov, AA, & Roganova, TM GZK-paradoxen och uppskattning av energi för de primära kosmiska strålarna // Proceedings of the 28th International Cosmic Ray Conference.
  4. ↑ Giovanni Amelino Camelia. Double Special Relativity Arkiverad 31 juli 2020 på Wayback Machine
  5. ↑ Abbasi, R.U.; et al. Första observationen av Greisen-Zatsepin-Kuzmins undertryckande  (engelska)  // Physical Review Letters  : journal. - 2008. - Vol. 100 . — S. 101101 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.100.101101 .
  6. ↑ Verkligheten av Greisen-Zatsepin-Kuzmin-effekten har bekräftats , Grani.ru, 2008-03-26. . Hämtad 2 augusti 2009. Arkiverad från original 1 januari 2009.
  7. ↑ Heterogenitet upptäckt i ankomstriktningarna för kosmiska strålar med ultrahög energi • Mikhail Stolpovsky • Vetenskapsnyheter om element • Astrofysik . Hämtad 8 februari 2018. Arkiverad från originalet 9 februari 2018.
  8. ↑ Anisotropi av ultrahögenergi kosmiska strålar upptäckt , Grani.ru, 11/09/2007. . Hämtad 2 augusti 2009. Arkiverad från originalet 16 april 2009.
  9. ↑ Arkiverad kopia . Hämtad 8 februari 2018. Arkiverad från originalet 9 februari 2018.
  10. ↑ A. Creusot, För Pierre Auger-samarbetet. Senaste resultaten från Pierre Auger-observatoriet  // Kärntekniska instrument och metoder inom fysikforskning Avsnitt A: Acceleratorer, spektrometrar, detektorer och tillhörande utrustning: Fjärde internationella workshopen om akustiska och radioaktiva EeV-neutrinodetekteringsaktiviteter. - 2012. - T. 662, Tillägg 1 . - S. S106-S112 .

Länkar