Rekorderski kozmični elektron

Zemljo ves čas obstreljujejo kozmični delci visokih energij. Večina jih pride s Sonca v obliki Sončevega vetra, ogromno pa tudi iz globočin vesolja. Na srečo večina delcev ne doseže tal, saj se že prej zaletijo v molekule atmosfere. 

Znanstvenike zanima, kakšne so lastnosti teh delcev, še posebno tistih z zelo visoko energijo. A kako detektirati delce, ki izginejo že v zgornjih plasteh atmosfere? Ko delec visokih energij zadane molekule atmosfere, nastane cel kup novih delcev. Nekateri izmed teh delcev potujejo izredno hitro. Lahko se zgodi, da potujejo hitreje kot svetloba (torej, njihova hitrost je večja od hitrosti svetlobe v tistih plasteh atmosfere, ne pa višja od absolutne hitrosti svetlobe v vakuumu). Pri tem nastane blišč svetlobe, imenovano sevanje Čerenkova. 

Sevanje Čerenkova lahko opazujemo s posebnimi teleskopi. Na primer z mrežo teleskopov HESS v Namibiji. V mreži so vključeni en 28-metrski in štirje 12-metrski teleskopi. Svetlost blišča v kombinaciji z modeli pove, za kakšen kozmični delec gre. A le na podlagi statistične analize je možno ločiti med različnimi deli, na primer med protoni in elektroni.

V nedavnem članku je skupina znanstvenikov, ki uporablja HESS, analizirala podatke, pridobljene med letoma 2003 in 2015. V tem času so opazovali kar 2728 ur. Analizirali so podatke in iz njih izluščili elektrone: vsega skupaj so v podatkih našli okoli 265 tisoč dogodkov, ki so jih verjetno povzročili kozmični elektroni (med njimi so lahko tudi pozitroni) z energijami med 0.3 in 40 TeV (teraelektronvoltov).

Elektron z energijo 40 TeV je celo elektron z najvišjo izmerjeno energijo. Ta energija je bistveno višja od energij, do katerih lahko pospešimo elektrone v pospeševalnikih na Zemlji. Elektroni s tako visoko energijo so morali nastati relativno blizu. Elektron energijo namreč hitro izgubi prek interakcije z magnetnim poljem ali fotoni. Znanstveniki ocenjujejo, da bi se morali viri delcev (lahko bi šlo za en sam vir) nahajati bližje od nekaj tisoč svetlobnih let.

Elektrone bi do takšnih energij lahko pospešili pulzarji (hitro vrteče se nevtronske zvezde z močnimi magnetnimi polji) ali ostanki supernov. Žal s teleskopom HESS ne moremo natančno povedati, od kje je posamični kozmični delec prišel.

Naslovna slika: Ilustracija mreže teleskopov HESS. Avtorstvo: MPIK/H.E.S.S. Collaboration