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大型强子对撞机准备探测宇宙射线阵雨的诞生

2019-11-12 10:51:31 编辑: 来源:
导读 宇宙射线是来自外太空的粒子,通常是质子,几乎以光速传播。当这些粒子中能量最高的粒子撞击我们的行星大气时,它们与大气中的原子核相互作

宇宙射线是来自外太空的粒子,通常是质子,几乎以光速传播。当这些粒子中能量最高的粒子撞击我们的行星大气时,它们与大气中的原子核相互作用,并产生级联的次级粒子,这些粒子直射到地球的表面。众所周知,这些大型淋浴器类似于粒子碰撞器(例如CERN的大型强子对撞机(LHC))内部碰撞时产生的粒子级联。在2021年开始的下一个大型强子对撞机中,最小的大型强子对撞机实验(大型强子对撞机实验)被设置为探测触发这些宇宙阵雨的第一个相互作用。

通常使用计算机模拟来解释对大范围风淋的观察,该模拟涉及宇宙射线如何与大气中的原子核相互作用的模型。但是存在不同的模型,尚不清楚哪种模型最合适。大型强子对撞机实验非常适合测试这些模型,并有助于阐明宇宙射线之间的相互作用。

与主要的LHC实验不同,后者测量从碰撞线以大角度发射的粒子,而LHCf实验则测量沿“向前”方向(即从碰撞线以小角度)飞出的粒子。这些带有很大一部分碰撞能量的粒子可用于探测不同模型的预测不匹配的小角度和高能量。

利用来自质子-质子LHC碰撞的能量为13 TeV的数据,LHCf最近测量了在以前未经探索的高能条件下,正向光子和中子的数量如何随粒子能量而变化。这些测量值与某些型号比其他型号更好地吻合,并且广泛的空气淋浴的建模者也将这些因素考虑在内。

在下一个LHC运行中,由于计划的更高的碰撞能量,LHCf应该扩大探测到的粒子能量的范围。另外,由于正在进行的升级工作,该实验还应增加被检测和研究的颗粒的数量和类型。

此外,该实验计划测量质子与轻离子(最可能是氧离子)的碰撞所发射的正向粒子。引发大气中大量空气淋洗的最初相互作用主要涉及轻原子核,例如氧和氮。因此,LHCf可以在下一次运行中探测这种相互作用,从而在高能量的宇宙射线相互作用模型上崭露头角。


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