Гамма-излучение сверхвысокой энергии

Гамма-лучи сверхвысокой энергии — это гамма-лучи с энергией фотонов выше 100 ТэВ (0,1 ПэВ). Они имеют частоту выше 2,42×10 ²⁸ Гц и длиной волны короче 1,24 × 10 ⁻²⁰ м. Существование этих лучей было подтверждено в 2019 году. ^[1] В пресс-релизе от 18 мая 2021 года Китайская большая высотная обсерватория воздушных потоков (LHAASO) сообщила об обнаружении дюжины гамма-лучей сверхвысокой энергии с энергией, превышающей 1 петаэлектронвольт (квадриллион электронвольт или ПэВ), в том числе один с энергией 1,4 ПэВ, фотоном с самой высокой энергией, когда-либо наблюдавшимся. Авторы доклада назвали источники этих пеВ-гамма-лучей PeVatrons.

Важность

Гамма-лучи сверхвысоких энергий имеют важное значение, поскольку они могут раскрыть источник космических лучей . Если не учитывать относительно слабое влияние гравитации, они движутся по прямой от источника к наблюдателю. Это не похоже на космические лучи, направление движения которых искажается магнитными полями. Источники, производящие космические лучи, почти наверняка будут производить и гамма-лучи, поскольку частицы космических лучей взаимодействуют с ядрами или электронами, образуя фотоны или нейтральные пионы , которые, в свою очередь, распадаются на фотоны сверхвысоких энергий. ^[2]

Отношение первичных адронов космических лучей к гамма-лучам также дает ключ к разгадке происхождения космических лучей. Хотя гамма-лучи могут возникать вблизи источника космических лучей, они также могут возникать при взаимодействии с космическим микроволновым фоном посредством предельного ограничения Грейзена-Зацепина-Кузьмина выше 50 ЭэВ. ^[3]

Гамма-лучи сверхвысокой энергии взаимодействуют с магнитными полями, образуя пары позитрон-электрон. В магнитном поле Земли 10 ²¹ Ожидается, что эВ-фотон будет взаимодействовать на высоте около 5000 км над поверхностью Земли. Затем частицы высокой энергии продолжают производить больше фотонов с более низкой энергией, которых может постигнуть та же участь. Этот эффект создает луч из нескольких 10 ¹⁷ Фотоны гамма-излучения эВ движутся в том же направлении, что и исходный фотон UHE. Ширина этого луча в атмосфере составляет менее 0,1 м. Эти гамма-лучи слишком низкоэнергетические, чтобы проявлять 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 создавать ливни Ландау–Померанчука–Мигдала. ^[3]

Сорт	энергия (ТэВ)	энергия (эВ)	энергия (мкДж)	частота (ЯГц)	длина волны (ампер)	сравнение	характеристики
	10 ⁻¹²	1	1.602 × 10 ⁻¹³	2.418 × 10 ⁻¹²	1.2398 × 10 ¹²	фотон ближнего инфракрасного диапазона	(для сравнения)
	0.1	1 × 10 ¹¹	0.01602	24.2	12	Z-бозон
Гамма-лучи очень высокой энергии	0.1	1 × 10 ¹¹	0.01602	24.2	12	Z-бозон
	1	1 × 10 ¹²	0.1602	242	1.2	летающий комар	производит черенковский свет
	10	1 × 10 ¹³	1.602	2.42 × 10 ³	0.12		воздушный душ достигает земли
	100	1 × 10 ¹⁴	16.02	2.42 × 10 ⁴	0.012	мячик для пинг-понга падает с летучей мыши	вызывает флуоресценцию азота
Гамма-лучи сверхвысокой энергии	100	1 × 10 ¹⁴	16.02	2.42 × 10 ⁴	0.012	мячик для пинг-понга падает с летучей мыши	вызывает флуоресценцию азота
	1000	1 × 10 ¹⁵	160.2	2.42 × 10 ⁵	1.2 × 10 ⁻³
	10 000 ТэВ	1 × 10 ¹⁶	1602	2.42 × 10 ⁶	1.2 × 10 ⁻⁴	потенциальная энергия мяча для гольфа на ти
	100 000	1 × 10 ¹⁷	1.602 × 10 ⁴	2.42 × 10 ⁷	1.2 × 10 ⁻⁵
	1 000 000	1 × 10 ¹⁸	1.602 × 10 ⁵	2.42 × 10 ⁸	1.2 × 10 ⁻⁶
	10 000 000	1 × 10 ¹⁹	1.602 × 10 ⁶	2.42 × 10 ⁹	1.2 × 10 ⁻⁷	выстрел из пневматической винтовки
	1.220 91 × 10 ¹⁶	1.22091 × 10 ²⁸	1.95611 × 10 ⁹	1.855 × 10 ¹⁹	1.61623 × 10 ⁻¹⁷	взрыв бака автомобиля, полного бензина
Планковская энергия	1.220 91 × 10 ¹⁶	1.22091 × 10 ²⁸	1.95611 × 10 ⁹	1.855 × 10 ¹⁹	1.61623 × 10 ⁻¹⁷	взрыв бака автомобиля, полного бензина

Ссылки

^ Ирика, Боб (26 июня 2019 г.). «Фотоны самой высокой энергии, когда-либо зарегистрированные, исходят из Крабовидной туманности» . физ.орг . Проверено 20 декабря 2019 г.
^ Агаронян, Феликс (24 августа 2010 г.). «Очаровательное небо TeV» (PDF) . Двенадцатая встреча Марселя Гроссмана . стр. 368–380. Бибкод : 2012mgm..conf..368A . дои : 10.1142/9789814374552_0016 . ISBN 978-981-4374-51-4 . Архивировано из оригинала (PDF) 29 мая 2012 г. Проверено 27 ноября 2011 г. - через WSPC - Труды.
^ Jump up to: ^а ^б Ваньков, Х.П.; Иноуэ, Н.; Шинозаки, К. (2 февраля 2008 г.). «Гамма-лучи сверхвысокой энергии в геомагнитном поле и атмосфере» (PDF) . Проверено 3 декабря 2011 г.

Внешние ссылки

[1] Ирика, Боб (26 июня 2019 г.). «Фотоны самой высокой энергии, когда-либо зарегистрированные, исходят из Крабовидной туманности» . физ.орг . Проверено 20 декабря 2019 г.

[aha-2] Агаронян, Феликс (24 августа 2010 г.). «Очаровательное небо TeV» (PDF) . Двенадцатая встреча Марселя Гроссмана . стр. 368–380. Бибкод : 2012mgm..conf..368A . дои : 10.1142/9789814374552_0016 . ISBN 978-981-4374-51-4 . Архивировано из оригинала (PDF) 29 мая 2012 г. Проверено 27 ноября 2011 г. - через WSPC - Труды.

[Vankovh-3] Jump up to: ^а ^б Ваньков, Х.П.; Иноуэ, Н.; Шинозаки, К. (2 февраля 2008 г.). «Гамма-лучи сверхвысокой энергии в геомагнитном поле и атмосфере» (PDF) . Проверено 3 декабря 2011 г.

[1]

[2]

[3]

v т и Электромагнитный спектр
Гамма-лучи Рентгеновские лучи Ультрафиолетовый Видимый Инфракрасный Микроволновая печь Радио ← более высокие частоты, более длинные волны →
Гамма-лучи	Гамма-излучение очень высокой энергии Гамма-излучение сверхвысокой энергии
Рентгеновские лучи	Мягкий рентген Жесткий рентген
Ультрафиолетовый	Экстремальный ультрафиолет Вакуумный ультрафиолет Лайман-Альфа ФУВ МОВ НУВ УФС УФБ УФА
Видимый (оптический)	Фиолетовый Синий Голубой Зеленый Желтый Апельсин Красный
Инфракрасный	NIR ( диапазоны : J , K , H ) СВИР MWIR ( диапазоны : L , M , N ) ЛВИР ДЛЯ
Микроволновые печи	W-диапазон V band Q-диапазон К _Группа К-диапазон группа _Вы X-диапазон Группа C S-диапазон L-диапазон
Радио	ТГФ ЕГФ СВЧ УВЧ УКВ ВЧ МФ НЧ ОНЧ УНЧ СЛФ ЭЛЬФ
длин волн Типы	Микроволновая печь Коротковолновый Средняя волна Длинноволновая