Fysikere opdager albuelignende egenskaber i det gennemsnitlige logaritmiske massespektrum af kosmiske stråler med ultrahøj energi

Forskere ved Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) har nøjagtigt målt det kosmiske stråle-all-partikelenergispektrum og den gennemsnitlige logaritmiske masse i området 0,3-30 peta-elektronvolt (PeV). De har også opdaget en "albue" funktion i det gennemsnitlige logaritmiske massespektrum af kosmiske stråler.

Undersøgelsen blev offentliggjort online i Physical Review Letters den 26. marts. Det blev afsluttet af LHAASOs internationale samarbejde ledet af Institute of High Energy Physics (IHEP) under det kinesiske videnskabsakademi.

Forskere brugte LHAASO-KM2A-eksperimentelle data fra september 2021 til december 2022 til at måle det kosmiske stråle-all-partikelenergispektrum og den gennemsnitlige logaritmiske masse i "knæområdet" med hidtil uset præcision. De tilskrev ikke kun knæet de lette komponenter i kosmiske stråler, dvs. protoner og helium, men gjorde også en banebrydende opdagelse af et albuelignende træk - en vending af spektrumknæet - i den gennemsnitlige logaritmiske masse for første gang.

LHAASO-resultaterne kaster nyt lys over knæets oprindelse, som har forvirret videnskabsmænd i næsten 70 år siden dets første opdagelse. Anmeldere beskrev disse resultater som en "betydelig milepæl på området."

Forskere har fuldt ud udnyttet de væsentlige fordele ved LHAASO-eksperimentets myondetektorer i høj højde og store arealer til at opnå kalorimetriske energimålinger, der væsentligt reducerer energimålingens afhængighed af kosmisk strålesammensætning og hadroniske interaktionsmodeller i jordbaserede eksperimenter. Denne unikke teknik har spillet en afgørende rolle for at garantere nøjagtigheden og pålideligheden af ​​resultater.

LHAASO består af videnskabelig og teknologisk infrastruktur placeret på Haizi-bjerget i Daocheng County, Sichuan-provinsen, Kina, i en højde af 4.410 meter. Det inkluderer Square Kilometer Ground-based Array (KM2A), som omfatter 5.216 elektromagnetiske partikeldetektorer og 1.188 myondetektorer; de 78.000 m ² Vand Cherenkov Detector Array (WCDA); og 18 Wide-field-of-view Cherenkov Telescope Array (WFCTA).

Den blev færdig i juli 2021 og derefter sat i stabil drift, hvilket gør den til en førende international detektionsenhed med høj følsomhed, kraftfulde himmelundersøgelseskapaciteter og et bredt energiområde.

Flere oplysninger: Zhen Cao et al., Målinger af energispektrum med alle partikler og gennemsnitlig logaritmisk masse af kosmiske stråler fra 0,3 til 30 PeV med LHAASO-KM2A, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.131002

Journaloplysninger: Physical Review Letters

Leveret af Chinese Academy of Sciences