Kozmik ışınların kökeni arayışında yeni bilgisayar simülasyonu yardımcıları

Uluslararası bir araştırma ekibi, kozmik ışınların uzayda taşınmasını simüle edebilen bir bilgisayar programı geliştirdi. Araştırmacılar, bunun kozmik ışınların kaynaklarının gizemini çözmelerine yardımcı olacağını umuyorlar.

Şimdiye kadar, hangi gök cisimlerinin Dünya’yı uzaydan fırlatan yüksek enerjili radyasyonu yaydığını bilmiyoruz. Deneysel verileri açıklamak için teorik modeller gereklidir; yeni bilgisayar simülasyonu bunları sağlayabilir. Ruhr-Universität Bochum’dan (RUB) bir araştırma ekibi, yazılımı Kozmoloji ve Astropartikül Fiziği Dergisi.

Gündüzleri eşit şekilde aydınlatılmış bir gökyüzü gibi

100 yıl önceki keşiflerinden bu yana araştırmacılar, kozmik ışınların nereden geldiğini deşifre etmeye çalışıyorlar. Sorun şu ki, Dünya’dan bakıldığında, gündüzleri çıplak gözle gökyüzüne benziyorlar – yani, neredeyse baktığımız her yerde eşit derecede parlak bir şekilde aydınlatılıyorlar.

Bunun nedeni, güneşten gelen ışığın Dünya atmosferine dağılması ve tüm gökyüzüne eşit olarak yayılmasıdır. Kozmik ışınlar da, kozmik manyetik alanlarla etkileşimler yoluyla Dünya’ya giderken saçılır. Dünya’dan görebildiğimiz tek şey, eşit şekilde aydınlatılmış bir görüntü; radyasyonun kaynağı gizli kalır.

Parçacık yörüngeleri, üretimden algılamaya kadar simüle edildi

Julien Dörner, “CRPropa programımız, parçacıkların oluşumlarından Dünya’ya varışlarına kadarki yörüngelerini izlememizi sağlıyor – ve bu, Dünya’dan gözlemleyebildiğimiz tüm enerjiler için” diyor. RUB’da öğrenci. “Ayrıca, parçacıkların evrendeki madde ve foton alanlarıyla etkileşimini de tam olarak açıklayabiliriz.”

Program sadece kozmik ışın yayılımını değil, aynı zamanda kozmik ışın etkileşimlerinde üretilen nötrino ve gama ışınlarının imzalarını da simüle edebilir. RUB’da doktora sonrası araştırmacı olan Dr. Patrick Reichherzer, “Kozmik ışınların aksine, bu haberci parçacıklar, Dünya’ya düz bir yoldan geldikleri için doğrudan kaynaklarından gözlemlenebilir” diye açıklıyor. “Yazılımı, yıldız patlamaları veya aktif galaksiler gibi uzak galaksilerden gelen nötrinolardan ve gama ışınlarından bu tür imzaları tahmin etmek için de kullanabiliriz.”

Sunulan simülasyon programı şu anda en kapsamlı yazılımdır ve evrene yeni pencereler açar. Wuppertal Üniversitesi’nden Profesör Karl-Heinz Kampert, “Bugüne kadar mevcut programlarla bu kadar ayrıntılı olarak tam olarak yakalanamayan simülasyonda yeni enerji aralıklarını keşfedebiliriz” diyor. “En önemlisi, kendi Galaksimizden gelen kozmik ışınlardan uzak galaksilerden gelen bir fraksiyona geçişi tanımlayan teorik bir model geliştirebilir ve bunu gözlemlerle karşılaştırabiliriz.”

Deneysel verileri yorumlamak için gerekli teorik hesaplamalar

Simülasyon programı Almanya, İspanya, Hollanda, İtalya, Hırvatistan, İngiltere ve Avusturya’dan 17 araştırmacının uluslararası işbirliği sonucunda geliştirilmiştir. Sekiz araştırmacı ile RUB, projede lider ortaktır. Proje, Alman Araştırma Vakfı tarafından finanse edilen Collaborative Research Center (CRC) 1491 The Interplay of Cosmic Matter’ın bir parçası olarak yürütüldü.

RUB’dan CRC sözcüsü Profesör Julia Tjus, “yayın, kozmik ışınların üç boyutta taşınması ve etkileşiminin nicel bir tanımına yönelik büyük bir adımdır. CRPropa, kozmik ışınların nereden geldiğini anlamaya önemli ölçüde katkıda bulunacaktır. kozmosu izleyen çeşitli araçlardan aldığımız veri çeşitliliğini yorumlamamıza yardımcı olacak teorik hesaplamalar.”