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Astroparticle物理学

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修理太阳’S磁性摇曳宇宙射线

25 Feb 2016 泰山委员会
随着太阳风消失:旅行者1

使用最近发布的Voyager数据 我卫星使命,美国的研究人员已经开发出一种描述太阳的新配方’对宇宙射线的影响。宇宙射线–极高能量带电粒子,起源于太阳系之外,并以几乎光速行进–通过许多实验研究,因为他们在宇宙中的一些最剧烈的现象中阐明了光线。研究人员希望其公式将通过更好地预测这些粒子受太阳风影响的方式来改善宇宙射线数据的分析。

在1912年由物理学家维克多·赫斯在大胆的热气球飞行中发现,宇宙射线不断轰击地球’S气氛,产生甚至有时到达表面的二级颗粒的淋浴。宇宙射线主要由高能质子和原子核组成。他们的起源仍然是一个神秘的东西,但最近 来自费米太空望远镜的实验数据表明他们中的许多来自超新星,有些可能来自Quasars。几乎所有的宇宙射线观察都在氦层内进行–庞大的磁泡超越冥王星’S轨道并包含太阳系。

太阳能领域

当这个想法“solar wind”在20世纪60年代初开发,研究人员意识到宇宙射线将由嵌入风中嵌入的磁场调制,并开发出一些公式以考虑这种效果。被称为“力场近似”,考虑到宇宙射线的最终观察能量,当它们到达地球和周围的星际介质中的宇宙射线的能量时(ISM)–因此,星系中的星系中存在的问题,因此在氦圈之外。

While the 力场近似 has been widely employed since 1968, it has several weaknesses. The most important shortcoming is the fact that it does not take into account the strong correlation between the solar modulation and changing solar activity. In fact, the modulation is charge-dependent and varies over time, over a scale of months to years –近似不考虑的东西。

了解太阳调节的影响是两种科学目标之一 有效载荷为反物质/物质探索和轻质核天体物理学 (pamela)实验和 α磁光频仪 (AMS),在太空中研究宇宙射线。由于这两项实验所做的宇宙射线的详细和连续测量,研究人员现在可以看出宇宙射频谱如何在具有高统计精度的相对短的时间内变化。此外,最近发布了来自旅行者的数据 1 spacecraft –最有可能离开太阳系并超出了高速公路–提供了在ISM中不受太阳风影响的宇宙射线的第一次测量。

磁性形态学

感谢这些进展, Ilias Cholis. 来自巴尔的摩约翰霍普金斯大学,与费米国家加速器实验室和芝加哥大学的同事一起建立在力场近似,以及过去十年的其他群体的其他模拟,以改进调制公式。 Cholis说近似值’S简化假设从最近的实验中挑战了数据。“我们现在相信不同电荷的粒子受到太阳风的嵌入式地区的影响,”他说,解释他们的新公式考虑了在风中以前未知的物理现象。“而且,氦层内磁场的形态是问题的重要方面,也是宇宙射线颗粒的能量以及将其传播形成星际介质到地球位置的时间我们观察到宇宙的位置。我们观察到宇宙光线。”

该团队分析了宇宙射线数据,由众多气球实验收集,来自AMS-02和Pamela,以及来自Voyager 1, over 24 年。研究人员还考虑了过去二十年的太阳风数据,以考虑嵌入式磁场的时间依赖性–以前尚未完成的东西。

季节性变化

霍利斯告诉 physicsworld.com. 这是太阳调制潜力的最终公式占具有不同电荷和能量的不同宇宙光线在太阳风中的时变磁场经历。“由于我们不断监控太阳风性质,我们将能够在给定的时间内知道(在某些不确定的不确定性内)太阳调节潜力将用于给定电荷和能量的粒子。随着AMS-02将在未来十年中收集更多数据,将探讨其余的不确定性,并进一步限制” he adds.

其中一个主要目标 AMS-02 实验是检测反物质宇宙射线,这被认为是通过湮灭暗物质颗粒来生产的。 Cholis和同事希望他们的公式将帮助AMS研究人员减少在测量中造成的系统不确定性。

该研究发表在 物理评论 D.

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