29 ноября, 2024 The Astrophysical Journal: избыток мюонов на Земле связан с конденсацией глюонов
Александр Еникеев (Редактор отдела «Наука и техника»)
Фото: Shutterstock / Fotodom
Ученые из Восточно-Китайского педагогического университета нашли объяснение загадке избытка мюонов на поверхности Земли. Они предполагают, что это связано с процессом глюонной конденсации при столкновении космических лучей с атмосферой планеты. Результаты исследования были опубликованы в The Astrophysical Journal.
Избыток мюонов возникает в результате каскадных процессов, когда высокоэнергетические космические лучи сталкиваются с ядрами атомов в атмосфере. Эти столкновения вызывают образование частиц, таких как пионы и каоны, которые распадаются на мюоны. Ученые считают, что в условиях глюонной конденсации процесс генерации этих частиц усиливается, что приводит к увеличению числа мюонов, достигающих поверхности Земли.
В ходе исследования использовалась модель, основанная на квантовой хромодинамике (КХД), которая описывает взаимодействия глюонов и кварков. Ученые анализировали начальные столкновения космических лучей с атомными ядрами в атмосфере, изучая механизмы образования кварк-глюонной плазмы и глюонных конденсатов. Были проведены расчеты, учитывающие энергию столкновений и процессы в системе взаимодействующих адронов.
Результаты показали, что в условиях глюонной конденсации образование странных кварков и антикварков возрастает в 2-10 раз по сравнению с условиями кварк-глюонной плазмы. Это увеличение связано с усилением генерации пионов и каонов, из которых в дальнейшем образуются мюоны. Таким образом, глюонная конденсация оказывает прямое влияние на количество мюонов в атмосферных ливнях.
Для возникновения глюонной конденсации требуется чрезвычайно высокая энергия столкновений. Эти процессы могут происходить при столкновениях частиц космических лучей с энергиями, значительно превышающими возможности современных ускорителей частиц. Это объясняет, почему избыток мюонов наблюдается именно при высокоэнергетических космических событиях.
Опубликовано в рубрике