Sciencemag.cz
Doporučujeme
Řeč bude o částicích z vesmíru, nikoliv z urychlovačů. Nový rekord má hodnotu 450 TeV. Proč bude energie ve stovkách teraelektronvoltů obtížné překonat?
Vědci z několika čínských a japonských institucí analyzovali data získaná na tibetské observatoři Tibet Air Shower Gamma Collaboration. Provozuje se zde celkem 600 detektorů částic zachycujících subatomátní „smetí“, které k nám přichází z vesmíru. To, co detektory přímo zachytí, není samotný (např.) foton letící z vesmíru, ale až výsledek jeho interakcí s částicemi v atmosféře, „sprška“ dalších částic. Nicméně tak má jít z dat zjistit nejen vlastnosti původní částice typu energie, ale i její typ. Jak se uvádí, srážky fotonů např. neprodukují miony, nebo jen málo.
Závěr zní, že analýzy nyní v datech odhalily 24 fotonů s energiemi nad 100 bilionů (trillions) elektronvoltů, jeden z nich měl přitom 450 TeV (bilion eV = 1 TeV). Fotony s energií nad 100 TeV se prý takto podařilo zachytit vůbec poprvé. Původcem těchto fotonů má být supernova v Krabí mlhovině, která se nachází v Perseově rameni Mléčná dráhy, asi ve vzdálenosti 6 500 světelných let od Země. Fotony obří energii zřejmě získaly při srážkách s jinými vysokoenergetickými částicemi třeba při výbuchu supernovy pomocí tzv. inverzního Comptonova rozptylu. Foton není elektricky nabitý, nepůsobí na něj proto magnetické pole a vesmírem putuje celkem přímočaře, jeho zdroj se dá tedy zjistit spolehlivě.
Energie fotonu je při nulové klidové hmotnosti úměrná pouze jeho frekvenci, respektive vlnové délce, fotony viditelného světla nesou řádově jednotky elektronvoltů. Ač má foton nulovou klidovou hmotnost, v tomto případě šlo možná o vůbec největší energii nejen fotonu, ale i zachycených částic kosmického záření vůbec. Existuje zde nějaký limit? To je zajímavá otázka. Jak si lze přečíst ve zdroji níže, fotony kosmického záření mohou mít klidně energii až 10 na 20 eV (TeV = 10 na 12). Problém je však v tom, že vesmír je fotonů plný a fotony nejčastěji zaniknou při srážce s jinými fotony. Jedná se o opačnou reakci, než je anihilace částice s antičásticí. Např. pár elektron-pozitron vzniká, pokud je součin klidové hmotnosti elektronu a pozitronu (tj. hmotnost elektronu na druhou) roven součinu energií fotonů.
„Takže fotony s energií v TeV (teraelektronvoltech) končí svou pouť srážkami s infračerveným zářením, případné PeV fotony (10 na 15 eV, petaelektronvolty) interagují s mikrovlnným zářením kosmického pozadí (reliktním zářením) a fotony s energií kolem EeV (exaelektronvoltů, 10 na 18 eV) zase trpí na rádiové záření,“ uvádí článek níže.
Proto je velmi málo pravděpodobné, že takové částice jsou schopné dorazit až k Zemi z větší vzdálenosti.
Zdroj: Michael Prouza: Nejenergetičtější, fotony, Astropis 1/2005,
Phys.org, M. Amenomori, et al. First detection of photons with energy beyond 100 TeV from an astrophysical source, Physical Review Letters (2019). ArXive: 1906.05521v1 [astro-ph.HE]: arxiv.org/abs/1906.05521
Poznámka PH: Výše mě nějak mate, proč jde o součin energií, nikoliv o jejich součet.
co kdyby takový foton do člověka narazil, čeho je energie ekvivalentem? s rizikem chyby: 450 Tev = 0,0000720979785 J. tenisák má 50 g = 0,05 kg. E=1/2 mv na 2, z toho rychlost vychází 0,05 m/s (pomalicku se valici tenisak, ale zjevne makroskopicky objekt pohybujici se viditelnou rychlosti – ale je to jen bleskovy prepocet pres x webovych formularu, muze byt spatne)
jeste pridavam, soucin je v energiich fotonu s ohledem na pravdepodobnost rozptylu fotonu na fotonu
(komentar rucne zkopírován ze systému disqus)
Kapka průměru 3 mm je spíš větší (běžné průměr 1-2 mm), rychlost 8 m/s (většinou je rychlost menší), hmotnost asi 14 mg (mrholení má kapky asi 0,004 mg, bouře až 300 mg). Energie kapky m=10 mg a rychlosti v=4 m/s je E=0,000 08 [J]. Tedy srovnatelná s energií fotonu 450 TeV =7,2E-7 [J]= 0,000 072 [J]