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大型強子對撞機準備探測宇宙射線陣雨的誕生

2019-11-12 10:51:31 編輯： 來源：
導讀 宇宙射線是來自外太空的粒子，通常是質子，幾乎以光速傳播。當這些粒子中能量最高的粒子撞擊我們的行星大氣時，它們與大氣中的原子核相互作

宇宙射線是來自外太空的粒子，通常是質子，幾乎以光速傳播。當這些粒子中能量最高的粒子撞擊我們的行星大氣時，它們與大氣中的原子核相互作用，并產生級聯的次級粒子，這些粒子直射到地球的表面。眾所周知，這些大型淋浴器類似于粒子碰撞器(例如CERN的大型強子對撞機(LHC))內部碰撞時產生的粒子級聯。在2021年開始的下一個大型強子對撞機中，最小的大型強子對撞機實驗(大型強子對撞機實驗)被設置為探測觸發這些宇宙陣雨的第一個相互作用。

通常使用計算機模擬來解釋對大范圍風淋的觀察，該模擬涉及宇宙射線如何與大氣中的原子核相互作用的模型。但是存在不同的模型，尚不清楚哪種模型最合適。大型強子對撞機實驗非常適合測試這些模型，并有助于闡明宇宙射線之間的相互作用。

與主要的LHC實驗不同，后者測量從碰撞線以大角度發射的粒子，而LHCf實驗則測量沿“向前”方向(即從碰撞線以小角度)飛出的粒子。這些帶有很大一部分碰撞能量的粒子可用于探測不同模型的預測不匹配的小角度和高能量。

利用來自質子-質子LHC碰撞的能量為13 TeV的數據，LHCf最近測量了在以前未經探索的高能條件下，正向光子和中子的數量如何隨粒子能量而變化。這些測量值與某些型號比其他型號更好地吻合，并且廣泛的空氣淋浴的建模者也將這些因素考慮在內。

在下一個LHC運行中，由于計劃的更高的碰撞能量，LHCf應該擴大探測到的粒子能量的范圍。另外，由于正在進行的升級工作，該實驗還應增加被檢測和研究的顆粒的數量和類型。

此外，該實驗計劃測量質子與輕離子(最可能是氧離子)的碰撞所發射的正向粒子。引發大氣中大量空氣淋洗的最初相互作用主要涉及輕原子核，例如氧和氮。因此，LHCf可以在下一次運行中探測這種相互作用，從而在高能量的宇宙射線相互作用模型上嶄露頭角。


標簽： 宇宙射線
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