Language
Country/Area
No result found
Путешествие фотонов во Вселенной: почему высокоэнергетические гамма-лучи становятся размытыми между звездами?
В бесконечной вселенной путешествие фотонов полно загадок и испытаний. Когда мы смотрим на ночное небо, вдалеке мерцают огромные звезды и галактики. В чем причина того, что свет этих световых точек меняется с расстоянием? В частности, высокоэнергетические гамма-лучи, явления межзвездного размытия и затухания которых привлекли широкое внимание астрономов и физиков.
Энергия гамма-лучей становится размытой по мере увеличения расстояния. Помимо эффектов рассеяния и поглощения, она также включает взаимодействие между фотонами.
Гамма-лучи являются наиболее энергичным электромагнитным излучением. Когда они путешествуют по Вселенной, фоновый свет фотонов низкой энергии, с которым они сталкиваются, заставляет их взаимодействовать. Этот процесс делает гамма-лучи высокой энергии более неяркими. Этот процесс похож на вождение в тумане. Вблизи он выглядит более четким, но по мере удаления зрение становится все более размытым.
Согласно последним дальнейшим исследованиям, это явление размытия станет более очевидным, когда энергия гамма-лучей превысит 20 ГэВ. По мере увеличения расстояния вероятность рассеяния гамма-лучей на фоновых фотонах значительно возрастает, в результате чего их энергия уменьшается и в конечном итоге исчезает. Подобные явления раскрывают сложную взаимосвязь между энергией и материей во Вселенной.
Взаимодействия между фотонами гамма-лучей высокой энергии и фоновыми фотонами низкой энергии приводят к созданию частиц, таких как электрон-позитронные пары.
Эти взаимодействия не только уменьшают количество высокоэнергетических гамма-лучей, но и делают Вселенную «непрозрачной» для фотонов высокой энергии. Появление этой непрозрачности заставляет задуматься о том, сколько ненаблюдаемой энергии может существовать в этом огромном пространстве?
Так называемое «фотон-фотонное взаимодействие» на самом деле является важной темой космической физики. Чтобы лучше понять эти взаимодействия, ученые используют ускорители частиц высоких энергий и проводят большое количество экспериментов. К ним относятся эксперименты с гамма-излучением на Большом электрон-позитронном коллайдере ЦЕРН (LEP), которые раскрывают внутреннюю структуру фотонов и то, как они взаимодействуют.
Изучение гамма-лучей не только помогает нам понять сам свет, но и позволяет глубже задуматься о происхождении и эволюции Вселенной.
Помимо исследований на ускорителях, явление рассеяния света-света наблюдалось также в недавних экспериментах на Большом адронном коллайдере (БАК). Взаимодействие между фотонами становится более выраженным из-за сильных электромагнитных полей, создаваемых столкновениями с барионами. Это не только вызов фундаментальной физике, но и может предоставить нам доказательства существования новых форм материи.
С точки зрения квантовой электродинамики фотоны не могут взаимодействовать напрямую, но могут взаимодействовать косвенно через процессы более высокого порядка или пары виртуальных частиц. Этот процесс раскрывает странные свойства, которые могут существовать у фотонов, некоторые из которых даже включают образование кварков и антикварков, что делает изучение гамма-лучей все более сложным.
Будущие исследования могут изменить наше базовое понимание материи и энергии и даже дать новое определение законам действия Вселенной.
С развитием науки и техники ученые продолжают исследовать источник этих высокоэнергетических гамма-лучей и их поведение при путешествии по Вселенной. Возможно, в ближайшем будущем мы сможем раскрыть больше тайн перемещения этих фотонов и даже открыть новые явления, скрытые на огромном звездном небе Вселенной.
При таком увлечении физикой и исследованием космоса мы не можем не задаться вопросом: какие истории и тайны приносят с собой фотоны, путешествуя среди звезд?
