Nach 100 Jahren: Wissenschaftler entdecken verborgene Regel der kosmischen Strahlen

Die Mission beinhaltet bedeutende Beiträge der

Die Mission beinhaltet bedeutende Beiträge der Astrophysikgruppe des Department Nuclear and Particle Physics (DPNC) an der UNIGE.

Durch die Analyse hochpräziser Daten entdeckten Forscher ein konsistentes Muster in der Energieverteilung der primären kosmischen Kernstrahlen,. „Kosmische Strahlung besteht hauptsächlich aus Protonen, aber auch aus Helium-, Kohlenstoff-, Sauerstoff- und Eisenkernen“, erklärt Andrii Tykhonov, außerordentlicher Professor am DPNC der Fakultät für Naturwissenschaften der UNIGE, und Mitautor der Studie.

Diese Teilchen werden auch nach ihrer Energie kategorisiert: niedrig, bis zu einigen Milliarden Elektronenvolt; intermediär, mehreren hundert Milliarden Elektronenvolt; und hoch, ab 1.000 Milliarden Elektronenvolt und darüber hinaus. Das Team stellte fest, dass die Anzahl der Teilchen nach einem bestimmten Energieniveau stärker abfällt.

Technik und Auswirkungen

Dieser Effekt, bekannt als „spectral softening“, spiegelt einen steileren Rückgang wider als den normalerweise beobachteten allmählichen Rückgang mit steigender Energie. Implikationen für die Kosmische-Strahlen-Physik Dieser Wechsel tritt bei einer Steifigkeit 15 TV (Teraelektronenvolt) (etwa 15 Billionen Elektronenvolt) auf.

Die Steifigkeit beschreibt, wie stark der Pfad eines Teilchens Auffinden desselben Musters bei dieser Steifigkeit für verschiedene Arten ützt Modelle, bei denen sowohl die Beschleunigung als auch die Bewegung Steifigkeit abhängen.

Wettbewerbliche Ideen, die sich auf die Energie pro Nukleon (Energie geteilt durch die Anzahl der Nukleonen Teilchen) konzentrieren, werden durch die Daten mit einem Konfidenzniveau von 99,999 % stark Frage gestellt. Forscher des UNIGE spielten bei dieser Arbeit eine Schlüsselrolle.

Technik und Auswirkungen

Sie entwickelten fortschrittliche Methoden der künstlichen Intelligenz, Teilchenereignisse zu rekonstruieren, und trugen zu präzisen Messungen der Protonen- und Heliumflüsse sowie der Kohlenstoffanalyse bei.

Das Team leitete außerdem die Entwicklung eines wichtigen DAMPE-Instruments, des Silicon-Tungsten Tracker (STK), das Wissenschaftlern ermöglicht, Teilchenbahnen genau nachzuverfolgen und deren Ladung zu messen. Diese Ergebnisse bringen die Wissenschaftler der Erkenntnis näher, woher kosmische Strahlung stammt und wie sie durch die Galaxie wandert.

Die Resultate setzen neue Grenzen für Theorien über die Teilchenbeschleunigung in extremen astrophysikalischen Umgebungen und verbessern die Modelle, wie diese Teilchen durch den interstellaren Raum bewegen. "Charge-dependent spectral softenings of primary cosmic rays below the knee", 29. April 2026, Nature. DOI: 10.1038/s41586-026-10472-0