Físicos descobrem característica semelhante a um cotovelo no espectro de massa logarítmica média de raios cósmicos de ultra-alta energia
O fluxo do espectro de energia de todas as partículas LHAASO-KM2A multiplicado por E
2,75
em função da energia. A faixa sombreada cinza representa as incertezas sistemáticas estimadas. Os resultados do HAWC, CASA-MIA, Tibet-III, KASCADE e IceCube/IceTop também são plotados para comparação. Crédito:Cartas de revisão física (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.131002 Pesquisadores do Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) mediram com precisão o espectro de energia de todas as partículas dos raios cósmicos e a massa logarítmica média na faixa de 0,3–30 peta-elétronvolts (PeV). Eles também descobriram uma característica de "cotovelo" no espectro de massa logarítmico médio dos raios cósmicos.
O estudo foi publicado on-line em Physical Review Letters em 26 de março. Foi concluído pela colaboração internacional LHAASO liderada pelo Instituto de Física de Altas Energias (IHEP) da Academia Chinesa de Ciências.
Os pesquisadores usaram dados experimentais do LHAASO-KM2A de setembro de 2021 a dezembro de 2022 para medir o espectro de energia de todas as partículas dos raios cósmicos e a massa logarítmica média na região do “joelho” com precisão sem precedentes. Eles não apenas atribuíram o joelho aos componentes leves dos raios cósmicos, ou seja, prótons e hélio, mas também fizeram uma descoberta inovadora de uma característica semelhante a um cotovelo – uma reversão do joelho do espectro – na massa logarítmica média pela primeira vez.
As descobertas do LHAASO lançam uma nova luz sobre a origem do joelho, que tem deixado os cientistas perplexos durante quase 70 anos desde a sua descoberta inicial. Os revisores descreveram essas descobertas como um “marco significativo na área”.
Os pesquisadores utilizaram totalmente as vantagens significativas dos detectores de múons de alta altitude e grande área do experimento LHAASO para obter medições de energia calorimétrica que reduzem significativamente a dependência da medição de energia na composição dos raios cósmicos e modelos de interação hadrônica em experimentos terrestres. Esta técnica única desempenhou um papel crucial na garantia da precisão e confiabilidade dos resultados.
LHAASO consiste em uma infraestrutura de ciência e tecnologia localizada na montanha Haizi, no condado de Daocheng, província de Sichuan, China, a uma altitude de 4.410 metros. Inclui o Square Kilometer Ground-based Array (KM2A), que compreende 5.216 detectores de partículas eletromagnéticas e 1.188 detectores de múons; os 78.000 m
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Matriz de Detectores de Água Cherenkov (WCDA); e o 18 Cherenkov Telescope Array de amplo campo de visão (WFCTA).
Foi concluído em julho de 2021 e depois colocado em operação estável, tornando-o um dispositivo de detecção líder internacional com alta sensibilidade, poderosas capacidades de levantamento do céu e uma ampla faixa de energia.
