Wetenschap
Natuurkundigen ontdekken een elleboogachtig kenmerk in het gemiddelde logaritmische massaspectrum van kosmische straling met ultrahoge energie
Onderzoekers van het Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) hebben het energiespectrum van alle deeltjes uit kosmische straling en de gemiddelde logaritmische massa nauwkeurig gemeten in het bereik van 0,3–30 peta-elektronvolt (PeV). Ze hebben ook een 'elleboog'-kenmerk ontdekt in het gemiddelde logaritmische massaspectrum van kosmische straling.
Het onderzoek werd online gepubliceerd in Physical Review Letters op 26 maart. Het werd voltooid door de internationale samenwerking van LHAASO onder leiding van het Institute of High Energy Physics (IHEP) van de Chinese Academie van Wetenschappen.
Onderzoekers gebruikten experimentele gegevens van LHAASO-KM2A van september 2021 tot december 2022 om het energiespectrum van alle deeltjes uit kosmische straling en de gemiddelde logaritmische massa in het "knie" -gebied met ongekende precisie te meten. Ze schreven de knie niet alleen toe aan de lichte componenten van kosmische straling, dat wil zeggen protonen en helium, maar deden voor het eerst ook een baanbrekende ontdekking van een elleboogachtig kenmerk – een omkering van de spectrumknie – in de gemiddelde logaritmische massa.
De bevindingen van LHAASO werpen nieuw licht op de oorsprong van de knie, die wetenschappers sinds de eerste ontdekking al bijna 70 jaar verbijstert. Recensenten beschreven deze bevindingen als een "belangrijke mijlpaal in het veld."
Onderzoekers hebben de aanzienlijke voordelen van de muondetectoren op grote hoogte en grote oppervlakken van het LHAASO-experiment volledig benut om calorimetrische energiemetingen te bereiken die de afhankelijkheid van energiemetingen van de samenstelling van kosmische straling en hadronische interactiemodellen in experimenten op de grond aanzienlijk verminderen. Deze unieke techniek heeft een cruciale rol gespeeld bij het garanderen van de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van bevindingen.
LHAASO bestaat uit wetenschappelijke en technologische infrastructuur op de Haizi-berg in Daocheng County, provincie Sichuan, China, op een hoogte van 4.410 meter. Het omvat de Square Kilometre Ground-based Array (KM2A) die 5.216 elektromagnetische deeltjesdetectoren en 1.188 muondetectoren omvat; de 78.000 m 2 Water Cherenkov-detectorarray (WCDA); en de 18 Wide-field-of-view Cherenkov Telescope Array (WFCTA).
Het werd in juli 2021 voltooid en vervolgens stabiel in gebruik genomen, waardoor het een toonaangevend internationaal detectieapparaat is met een hoge gevoeligheid, krachtige mogelijkheden voor hemelonderzoek en een breed energiebereik.