Mit dem Tibet-Luftschauer-Array haben Wissenschaftler Luftschauer von Teilchen aufgezeichnet, die durch den Aufprall von Photonen mit Energien über 100 Teraelektronenvolt erzeugt werden, die aus dem Krebsnebel kommen. Die aufgezeichneten Ereignisse wurden zum ersten Beispiel für solche hochenergetischen Lichtquanten aus einer bekannten Quelle und nicht in der Zusammensetzung der kosmischen Strahlung, deren Ursprung in den meisten Fällen nicht vollständig geklärt ist, schreiben die Autoren in einem zur Veröffentlichung angenommenen Artikel in der Zeitschrift Physical Review Letters steht der Preprint auf der arXiv-Website.org zur Verfügung.
Aus dem Weltraum ankommende Teilchen kollidieren ständig mit der Erdatmosphäre. Dies können sowohl fundamentale als auch zusammengesetzte Teilchen unterschiedlicher Natur sein, die von verschiedenen Quellen (zum Beispiel der Sonne) erzeugt werden und Energien aus einem riesigen Bereich besitzen. Normalerweise hängen die energiereichsten Ereignisse mit kosmischer Strahlung zusammen - Teilchenströme, die aus allen Richtungen eintreffen. In den meisten Fällen kann ihre Quelle nicht gefunden werden, aber es gab separate Identifizierungen, unter anderem mit Supernovae und aktiven galaktischen Kernen.
Wenn solche Teilchen mit Atomkernen in den oberen Schichten der Atmosphäre interagieren, erzeugen sie eine Reaktionskaskade, die zum Auftreten einer großen Anzahl von Sekundärteilchen führt - einem Luftschauer. Einige von ihnen erreichen die Erdoberfläche und können aufgezeichnet werden. Da die erste Kollision in großer Höhe stattfindet, können die von einem hochenergetischen Teilchen erzeugten "Fragmente" eine Fläche von Hunderten von Quadratkilometern abdecken.
Eine der intensivsten bekannten Teilchenquellen ist der Krebsnebel, ein Supernova-Überrest von 1054, der einen Pulsar beherbergt. Insbesondere detektiert es elektromagnetische Strahlung vom Radio bis in einen extrem harten Gammabereich mit einer Grenzenergie von mehreren zehn Teraelektronenvolt.
Registrierung eines Luftschauers von einem Photon mit einer Energie von 251 TeV. Die Farbe zeigt die relative Zeit, die Größe der Kreise - die Dichte der Partikel. Der rote Pfeil zeigt die wiederhergestellte ursprüngliche Bewegungsrichtung des Photons.
In der Arbeit einer Zusammenarbeit von Wissenschaftlern, die mit dem Tibet Air Shower Array arbeiten, wird der erste Fall der Fixierung von Photonen mit Energien über 100 Teraelektronenvolt aus einer bestimmten Quelle, die sich als Krebsnebel herausstellte, beschrieben. Nach Berücksichtigung aller Rauschquellen erhielten die Physiker 24 Registrierungen mit einer erwarteten Anzahl von Hintergrundereignissen der kosmischen Strahlung von 5, 5, was der statistischen Signifikanz von 5, 6σ entspricht. Unter ihnen überstieg die Energie in vier Fällen sogar 250 Teraelektronenvolt mit dem erwarteten Betrag von 0,8 (statistische Signifikanz 2,4).
Die Registrierung erfolgte mit bodengestützten Szintillationsdetektoren und unterirdischen Myonendetektoren, die die Cherenkov-Strahlung sekundärer Myonen einfangen. Derzeit haben solche Detektoren des Tibet-Luftduschen-Arrays eine Gesamtfläche von 3400 Quadratmetern. Die Unterscheidung zwischen Photonen und massiven Teilchen der kosmischen Strahlung erfolgte durch die Anzahl der erzeugten Myonen - ein Photon vergleichbarer Energie produziert viel weniger Myonen.
In diesem Jahr begannen die Beobachtungen am empfindlichsten Detektor für kosmische Strahlung, ebenfalls in China. Im vergangenen Jahr konnte erstmals eine Quelle ultrahochenergetischer Neutrinos gefunden werden, die sich als Blazar entpuppte. Kosmische Strahlung beeinflusst nicht nur die Erde, sondern auch andere Körper: Wissenschaftler haben kürzlich nachgewiesen, dass die Farbe von Jupiters Mond Europa unter anderem von hochenergetischen Teilchen bestimmt wird.
