Гамма-излучение сверхвысокой энергии - Ultra-high-energy gamma ray
Гамма-лучи сверхвысокой энергии находятся гамма излучение с энергии фотонов выше 100 ТэВ (0,1 ПэВ). У них частота выше 2,42 × 1028 Гц и длина волны короче 1,24 × 10−20 м. Существование этих лучей подтвердили в 2019 году.[1] Зарегистрированные гамма-лучи с самой высокой энергией из астрономических источников: гамма-лучи очень высоких энергий, с центром Крабовидная туманность (считается, что он содержит быстро вращающуюся нейтронную звезду или пульсар), являющийся источником лучей самой высокой энергии, обнаруженных по состоянию на 2019 год.
Важность
Гамма-лучи сверхвысоких энергий важны, потому что они могут выявить источник космические лучи. Не считая относительно слабого влияния гравитации, они движутся по прямой от источника к наблюдателю. Это не похоже на космические лучи, направление движения которых изменяется магнитными полями. Источники, которые производят космические лучи, почти наверняка также будут производить гамма-лучи, так как частицы космических лучей взаимодействуют с ядрами или электронами, производя фотоны или нейтральные частицы. пионы которые, в свою очередь, распадаются на фотоны сверхвысокой энергии.[2]
Отношение первичных космических лучей адроны гамма-лучи также дают ключ к разгадке происхождения космических лучей. Хотя гамма-лучи могут возникать вблизи источника космических лучей, они также могут возникать при взаимодействии с космический микроволновый фон посредством Предел Грейзена – Зацепина – Кузьмина. отсечка выше 50 ЭэВ.[3]
Гамма-лучи сверхвысоких энергий взаимодействуют с магнитными полями, образуя пары позитрон-электрон. В магнитном поле Земли 1021 Ожидается, что фотон с энергией эВ будет взаимодействовать на высоте около 5000 км над земной поверхностью. Затем частицы с высокой энергией продолжают производить больше фотонов с более низкой энергией, которые могут постигнуть ту же участь. Этот эффект создает луч из нескольких 1017 Фотоны гамма-излучения с эВ движутся в том же направлении, что и исходный фотон сверхвысокой энергии. Ширина этого луча составляет менее 0,1 м, когда он попадает в атмосферу. Эти гамма-лучи имеют слишком низкую энергию, чтобы показать Эффект Ландау – Померанчука – Мигдала.. Только магнитное поле, перпендикулярное пути фотона, вызывает образование пар, так что фотоны, идущие параллельно силовым линиям геомагнитного поля, могут выжить в целости и сохранности, пока не встретятся с атмосферой. Эти фотоны, проходящие через магнитное окно, могут вызывать ливни Ландау – Померанчука – Мигдала.[3]
| Учебный класс | энергия | энергия | энергия | частота | длина волны | сравнение | характеристики |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ТэВ | эВ | мкДж | йоттахерц | аттометры | |||
| 10−12 | 1 | 1.602 × 10−13 мкДж | 2.418 × 10−12 YHz | 1.2398 × 1012 являюсь | ближний инфракрасный фотон | (для сравнения) | |
| 0,1 ТэВ | 1 × 1011 | 0,01602 мкДж | 24,2 ГГц | 12 часов дня | Z-бозон | ||
| Гамма-лучи очень высоких энергий | |||||||
| 1 ТэВ | 1 × 1012 | 0,1602 мкДж | 242 ГГц | 1.2 часа ночи | летающий комар | производит черенковский свет | |
| 10 ТэВ | 1 × 1013 | 1,602 мкДж | 2.42 × 103 YHz | 0,12 утра | воздушный поток достигает земли | ||
| 100 ТэВ | 1 × 1014 | 16,02 мкДж | 2.42 × 104 YHz | 0,012 утра | мяч для пинг-понга падает с летучей мыши | вызывает флуоресценцию азота | |
| Гамма-лучи сверхвысокой энергии | |||||||
| 1000 ТэВ | 1 × 1015 | 160,2 мкДж | 2.42 × 105 YHz | 1.2 × 10−3 являюсь | |||
| 10 000 ТэВ | 1 × 1016 | 1602 мкДж | 2.42 × 106 YHz | 1.2 × 10−4 являюсь | потенциальная энергия мяча для гольфа на тройнике | ||
| 100 000 ТэВ | 1 × 1017 | 1.602 × 104 мкДж | 2.42 × 107 YHz | 1.2 × 10−5 являюсь | |||
| 1000000 ТэВ | 1 × 1018 | 1.602 × 105 мкДж | 2.42 × 108 YHz | 1.2 × 10−6 являюсь | |||
| 10 000 000 ТэВ | 1 × 1019 | 1.602 × 106 мкДж | 2.42 × 109 YHz | 1.2 × 10−7 являюсь | выстрел из пневматической винтовки | ||
| 1.22091×1016 ТэВ | 1.22091 × 1028 | 1.95611 × 109 J | 1.855 × 1019 YHz | 1.61623 × 10−17 являюсь | взрыв автомобильного бака с бензином | максимальная энергия фотона | |
| Планковская энергия |
Рекомендации
- ^ Ирика, Боб (26 июня 2019 г.). «Фотоны самой высокой энергии, когда-либо зарегистрированные, исходящие из Крабовидной туманности». Phys.org. Получено 20 декабря, 2019.
- ^ Агаронян, Феликс (24 августа 2010 г.). "Очаровательное ТэВ Небо" (PDF). Двенадцатая встреча Марселя Гроссмана. WSPC - Труды. С. 368–380. Bibcode:2012mgm..conf..368A. Дои:10.1142/9789814374552_0016. ISBN 978-981-4374-51-4. Получено 27 ноября 2011.
- ^ а б Ванков, Х.П .; Inoue, N .; Шинозаки, К. (2 февраля 2008 г.). «Гамма-лучи сверхвысоких энергий в геомагнитном поле и атмосфере» (PDF). Получено 3 декабря 2011.