На днях была размещена научная статья с описанием результатов изучения космической частицы сверхвысокой энергии, которая прилетела на Землю ещё в мае 2021 года. О важности этого открытия может говорить сам факт, что учёные изучали «пришелицу» два года, да и то выяснили ещё далеко не всё. Интересного много, включая то, что явилась она из пустынной области Вселенной, где нет ничего такого, что могло бы породить Аматэрасу, как назвали частицу. Ну а энергия её эквивалентна падению кирпича на палец ноги с высоты талии взрослого человека. Подробности — под катом.
Откуда вообще берутся высокоэнергетические частицы?
Преимущественно они приходят с космическими лучами, которые представляют собой потоки частиц высоких и сверхвысоких энергий. Источниками их могут быть нейтронные звёзды, гамма-всплески и некоторые другие явления, происходящие в глубинах Вселенной. Лучи состоят из протонов (89%), ядер гелия (10%) и более тяжёлых ядер.
Когда высокоэнергетическая частица попадает на Землю, она сталкивается с ядрами атомов атмосферных газов, в результате чего порождается большое, а иногда и огромное число вторичных частиц. Они попадают на поверхность Земли на определённой площади — чем выше энергия частицы, тем больше она порождает «вторичек» и тем обширнее площадь выпадения.
Учёные уже давно научились отслеживать таких пришельцев как раз путём мониторинга «осадков» частиц. Для этого созданы специальные установки — целые массивы поверхностных детекторов, которые работают в паре с флуоресцентными телескопами. Один из наиболее известных объектов такого рода — Telescope Array. Массив состоит из 507 детекторов, они расставлены на площади в 700 квадратных километров. Ниже — картинка, которая поясняет, как вся эта система работает.
Даже мощные частицы, которые улавливает детектор, затрагивают один, редко пару элементов массива. Но в случае с Аматэрасу дело обстояло иначе.
Никогда такого не было, и вот опять
Дело в том, что чаще всего энергия частиц космических лучей не превышает 10 ГэВ (гигаэлектронвольт). Попадаются и ещё более «заряженные» элементы, с энергией свыше 1 ЭэВ (эксаэлектронвольт). К слову, на самом большом коллайдере, БАК, уровень энергии частиц в миллион раз меньше, чем 1 ЭэВ. Каково же было удивление учёных, когда массив Telescope Array зарегистрировал частицу с энергией примерно 2,4 х 1020 эВ.
На неё среагировало сразу 23 элемента массива, так что изначально учёные подумали о каком-то сбое системы. Но после проверки состояния массива и всей инфраструктуры стало понятно, что дело в очень высоком энергетическом уровне частицы.
И это был не гамма-квант. Скорее всего, протон или ядро атома, что удалось узнать благодаря учёным из Института ядерных исследований (ИЯИ) РАН. К слову, частицу изучали специалисты из США, Японии, Южной Кореи, Бельгии и России.
Для протонов вычислен теоретический энергетический предел, после которого он не сможет просто лететь по космическому пространству. Он получил название предела Грайзена — Зацепина — Кузьмина. Частицы с более высокой энергией теряют её в результате взаимодействия с реликтовым излучением. Частица же, которая долетела до Земли, ещё не потеряла энергию, а значит образовалась где-то в пределах 50-100 мегапарсек.
«Магнитные поля в галактике и межгалактическом пространстве не должны влиять на частицы с такой высокой энергией. Поэтому у вас должна быть возможность определить точное местоположение их источника на небе. Но в случае частицы Oh-My-God и этой новой частицы вы отслеживаете её траекторию к источнику, а там нет ничего, что может создать частицу с такой энергией», — объяснил Джон Мэтьюс, профессор Университета Юты и представитель Telescope Array.
Обычно «гости» со сверхвысокими энергиями приходили из одной и той же 20-градусной зоны в направлении созвездия Большой Медведицы. Аматэрасу же пришла из другой области.
На рисунке направление источника частицы показано чёрным кругом. Пунктиром — зона «исхода» других частиц.
Кстати, Аматэрасу — вторая частица ультравысокой энергии, зафиксированная учёными. Первая ( 3,2 х 1020 эВ) частица была зарегистрирована 15 октября 1991-го на испытательном полигоне Дагвэй в штате Юта с помощью предшественника Telescope Array. Она получила название Oh-My-God.
Что дальше?
Учёным ещё предстоит выяснить, с какими явлениями во Вселенной связаны такие частицы. Пока что есть лишь экзотические гипотезы. «Это могут быть дефекты в структуре пространства-времени, сталкивающиеся космические струны. Вообще я просто навскидку называю безумные идеи, которые приходят людям в голову, потому что нет общепринятого объяснения», — заявил профессор Джон Белз, астрофизик, соавтор исследования.
Некоторые астрономы считают, что частицы сверхвысоких энергий позволят в относительно недалёком будущем узнать о том, что происходит за пределами нашей Галактики. Эти посланцы неведомых процессов откроют окно наблюдения за Вселенной. Для того чтобы улавливать больше частиц, планируется модернизировать массив Telescope Array, увеличив его площадь в четыре раза.
«Регистрация космических лучей предельно высоких энергий даёт возможность вести поиск проявлений новых частиц и взаимодействий в ранее недоступных для исследования областях, — комментирует направление будущих работ главный научный сотрудник отдела теоретической физики ИЯИ РАН, член-корреспондент РАН Сергей Троицкий. — Подобные модели, связанные прежде всего с нейтринным сектором и с сектором тёмной материи, могут решить ряд фундаментальных проблем современной физики».
Сейчас формируется концепция многоканальной астрономии. Учёные считают, что если комбинировать различные данные, включая наблюдения радиоволн, инфракрасных лучей, видимого света, ультрафиолета, рентгеновского и гамма-излучения, нейтрино и гравитационных волн, то наше понимание Вселенной значительно расширится. Возможно, удастся понять причину некоторых явлений, включая образование частиц ультравысоких энергий.
Комментарии (143)
Gaddictive
04.12.2023 14:02+3Так эта частица вообще неясно откуда взялась, или она из другой галактики? Или даже предположений нет?
johnfound
04.12.2023 14:02+16Она не может быть из другой галактики по современным представлениям. Предел Грайзена — Зацепина — Кузьмина не позволит (по современным теориям). Она должна была излучена в радиусе меньше чем 50 Мпк. Но в этом радиусе другие галактики есть, но вроде нет источников которые могли бы излучить такую частицу. Поэтому все и всполошились.
Sun-ami
04.12.2023 14:02Это если эта частица - протон. А если это ядро атома, то, насколько я понимаю, источник может быть во столько раз дальше, сколько нуклонов в этом атоме?
vanxant
04.12.2023 14:02Ядро особо не поможет, там и заряд линейно выше. Вот если изначально была электрически нейтральная частица... но какая, если это точно не фотон?
Sun-ami
04.12.2023 14:02Нейтрон? Правда, непонятно, как он может так разогнаться.
vanxant
04.12.2023 14:02+1Wolfram Alpha говорит, что лоренц-фактор нейтрона в этом случае составит примерно 730 000, а "speed equals speed of light".
Период полураспада нейтрона с таким фактором составит всего 14 лет, маловато будет.
Tsimur_S
04.12.2023 14:02А нейтрино это может быть? Заодно объясняет почему эти частицы такие редкие.
id_potassium_chloride
04.12.2023 14:02Формальный ответ: да, может, а почему нет. Фактический ответ: это имеет смысл рассматривать в последнюю очередь, ибо нейтрино пролетит и ни с чем не прореагирует с вероятностью 99.99...%, а тут эта некая частица смогла как-то с воздухом прореагировать, который не то чтобы хорошо годится для ловли нейтрино
Eucliwod
04.12.2023 14:02+1Одно из основних свойств нейтрино. Она нискем не взаимодействует так что точно нет.
Tsimur_S
04.12.2023 14:02Она нискем не взаимодействует так что точно нет.
Это, мягко говоря, неправда. Существуют нейтринные детекторы, если бы "она нискем не взаимодействовала" то как бы они работали?
id_potassium_chloride
04.12.2023 14:02Эти нейтринные детекторы ловят буквально единичные события, хотя очень пытаются. Суперкамиоканде на глубине 1 км под землёй регистрирует несколько десятков нейтрино в день с помощью 50 тыс. тонн воды. Несколько миллионов высокоэнергичных нейтрино проходят через каждый квадратный сантиметр каждую секунду. Сечение взаимодействия не просто маленькое, а офигеть какое маленькое.
Tsimur_S
04.12.2023 14:02Эти нейтринные детекторы ловят буквально единичные события, хотя очень пытаются.
А суперчастицы это массовые события?
Tyusha
04.12.2023 14:02+1Wolfram Alpha говорит, что лоренц-фактор нейтрона в этом случае составит примерно 730 000, а "speed equals speed of light".
Период полураспада нейтрона с таким фактором составит всего 14 лет, маловато будет.
Это неправильно. Лоренц-фактор в данном случае, это энергия частицы, делённая на массу протона. 2,4*10^20 / 10^9 = 240 000 000 000. Поэтому время жизни, если это нейтрон, 6,8 млн лет.
И ещё. Интересно, что эта частица, родившись в 100 Мпк от Земли летела от места рождения до нас... 12 часов. Нейтроном частица быть никак не может, он за это время распадается.
Если же это нейтрино, то всё ещё чудесней. Это нейтрино родилось 10 микросекунд назад на расстоянии 3 км от Земли (в собственной системе отсчёта, разумеется).
ksbes
04.12.2023 14:02Ядро не особо поможет, т.к. энергия связи в ядре много меньше энергии частиц его составляющих. Т.е. тем, что частицы собраны ядре можно просто пренебречь.
Это как метеорит со скоростью несколько тысяч километров в секунду можно при столкновении рассматривать просто как поток ионов, а не как твёрдое тело.Другой вопрос - а как это всё соотносится принципом относительности? Или энергию считают относительно "локального облака" - т.е. относительно нашей галактики в данном случае?
id_potassium_chloride
04.12.2023 14:02Энергия относительно нашей Земли. В принципе, учитывая, что все космические лучи из категории "сверхвысоких энергий" имеют энергию свыше 10^19 эВ, а тяжелее железа ничего не прилетает (или мы не знаем), то можно считать, что скорость всех этих частиц почти равна скорости света (а массой покоя частиц можно пренебречь по сравнению с кинетической энергией), что относительно Земли, что относительно Солнечной системы... Разница не столь велика и почувствовать её всё равно сложно
ksbes
04.12.2023 14:02-2Проблема в том, что откуда частица при рождении и межзвёздном полёте что-то знает о какой-то там Земле и Солнце? Относительность же. Тут речь ведь не о скорости идёт. А о том что относительно Земли она тормозится с одним ускорением, а относительно какого-нибудь сверхсветового джета с другим (т.к. будет иметь другую энергию). Само по себе не проблема в ОТО (ускорение - не инвариант) - но что-то у меня не сходятся цифры.
id_potassium_chloride
04.12.2023 14:02Какие цифры не сходятся? Я как мог прикинул, выше пары процентов разницы ну никак не набегает (и то в другую сторону). Какое торможение ускорением относительно Земли? Какие сверхсветовые джеты (таких не может быть)?
ksbes
04.12.2023 14:02Какое торможение ускорением относительно Земли?
Действительно какое? Где и у кого вы такое нашли?
А так - вы статью вообще читали? Понимаете вообще о чём идёт речь?Какие сверхсветовые джеты (таких не может быть)?
Ну не то чтобы совсем не может быть (хотя и иллюзия)
domix32
04.12.2023 14:02+1Если это ядро атома, то врядли оно смогло бы оставаться достаточно целым на таких энергиях. Ну и расстояния для ядер будут ещё короче, я думаю.
id_potassium_chloride
04.12.2023 14:02Нет. Я бы даже сказал наоборот. Условное ядро железа пока летит может по пути ещё столкнуться с чем-то и развалиться. Предположение, что частица не протон, а ядро атома связано с тем, что заряд ядра больше и отклонение в межгалактическом магнитном поле (да, такое есть, хоть и очень слабое) будет больше и сложнее выяснить откуда она прилетела
Enigmat
04.12.2023 14:02+2А не может быть что это нечто типа сигналов, которые воспринимались радиотелескопом, а потом оказалось, что это микроволновка?
garwall
04.12.2023 14:02+2неа. микроволновки не делают широких атмосферных ливней. да и микроволновка протон на много порядков сильнее чем большой адронный коллайдер явно не разгонит.
Psychosynthesis
04.12.2023 14:02Камент не буквально об излучениях микроволновки, это отсылка к нашумевшему эксперименту, когда там какая-то группа особо удачливых учёных намерила скорость света больше чем есть, а оказалось что это шумы от микроволновки на который обед готовили.
Oncenweek
04.12.2023 14:02+5Это у вас 2 разные новости в голове перемешались: больше скорости света было из-за плохого контакта в проводке, а микроволновка внеземные сигналы генерировала
BlakeStone
04.12.2023 14:02+2Теория, согласно которой внеземной разум находчиво воспользовался микроволновкой как локальным ретранслятором – даже не рассматривался, насколько я понимаю?
Beholder
04.12.2023 14:02+3Надо ли это так понимать, что если бы не атмосфера, то, скажем, на Луне, космонавт в случае попадания такой частицы реально бы почувствовал как удар кирпичом но ноге?
Radisto
04.12.2023 14:02+7Космонавт бы почувствовал примерно ничего. Большая часть энергии прошла бы сквозь него, никак не задержавшись. Чуть-чуть новых атомов бы появилось в организме как осколков от разбитых, и немножко накопленной дозы, пока эти осколки кололи уже молекулы (в основном воды), пока тормозились в туше человека, но импульс человек получил бы смешной, и большая часть импульса частицы как и большая часть энергии полетела бы дальше.
funny_falcon
04.12.2023 14:02Или привело бы к омертвению в форме спицы сквозь тело.
Мне кажется, тут уж как повезёт, и пролёт таких частиц сквозь органическое тело (да и вообще сквозь твёрдые тела) ещё мало изучен.
Но в физике (за пределами школьного курса) я профан, могу сильно ошибаться.
SebastianP
04.12.2023 14:02+8Кажется вы ошибаетесь, тут была статья как советский ученый засунул голову под пучок протонов. Почти аналог, только у него слабее энергия была.
Несчастный случай произошёл из-за сбоя механизмов безопасности — в результате поломки одного из магнитов поток покинул трубу ускорителя и прошёл сквозь голову Бугорского.funny_falcon
04.12.2023 14:02+6Открываем википедию
Однако Бугорский выжил, полностью потеряв слух на левое ухо...
Был период, когда у пострадавшего участились эпилептические приступы, даже с потерей сознания...
Так что, повреждения тканей мозга у него явно были. А значит, я не ошибаюсь.
Верно и то, что это явление плохо изучено: и самого Бугорского не то, чтобы тщательно изучали, и после него подобных инцидентов не было.
ogost
04.12.2023 14:02+8Повреждения разумеется будут, но скорее это не "омертвение в форме спицы", а последствия наведённой дозы. Кандидат диванных наук, к вашим услугам.
puffleeck
04.12.2023 14:02ну... справедливости ради, там все же пучок а не одна, вероятно суб-атомная частица. и не исключено что голова могла оказаться целиком в пучке...
а вот в одну частицу, всю голову особо то и не засунешь - не поместится :3
вопрос лишь в том, насколько толстый и вредоносный шлейф будет тянуться за ней... (генерироваться от контакта со всем что попадётся у ней на пути)
Alexeyslav
04.12.2023 14:02+2Возможно, его прошило не самой частицей, а градом осколков материала защиты, приборов, экрана, самих магнитов.... и то был ПОТОК ЧАСТИЦ, а не единичная, их там миллионы были и проложили широкую дорожку в том числе и из осколков. От одной частицы повреждений было бы ровно на ширину одного атома, таких повреждений по естественным причинам в организме происходит миллионами в секунду, если не больше и никто не умирает(только рак получают через 50-60 лет жизни).
johnfound
04.12.2023 14:02+3Скорее всего нет. Она пройдет сквозь человека и не заметит. Он слишком тонкий чтобы такая частица затормозилась чувствительно.
0x1A4
04.12.2023 14:02+10Для космонавта как раз лучше попасть под такую частицу без какой-то защиты. Частица пройдет насквозь практически без следов. А вот если космонавт укроется, к примеру, за толстой свинцовой плитой и в нее попадет такая частица, то из-за лавины частиц вторичного излучения ему может и поплохеть.
В общем космонавтов имеет смысл защищать от солнечной радиации, там энергии сильно меньше, а защищать от галактической бесполезно и даже может быть вредно.
smrl
04.12.2023 14:02+3Да откуда вы берете это "почти без следов"? И откуда этот культ свинца?
В атмосфере никакого свинца нет, а вся ее толщина - всего 10 метров водяной плотности. И основная часть ливня раскрывается уже в самом начале этого столба (по плотности).
Человек состоит из тех же самых элементов, что и атмосфера - водород, кислород, углерод, азот. Если частица влетит человеку в пятку в направлении головы (или наоборот), то наберет по пути 1.5-2 метра водяной плотности. Прекрасный ливень внутри себя и словит.
И даже в пятку попадать не надо. Достаточно пройти в вашем направлении через соседа, когда вы плаваете вокруг столовой панели во время завтрака.
Кроме того, ливень начнется и при прохождении через аппаратуру, которая покрывает все стенки изнутри станции (и от которой никуда не деться в любом случае).Sun-ami
04.12.2023 14:02+2А разве положение максимума энерговыделения ливня не зависит от энергии частицы? Это для часто встречающихся частиц с энергией 10^16 эВ максимум энергии находится на высоте в несколько километров. При этом он имеет форму достаточно тонкого диска диаметром около 1,5км, и толщиной от 1,5 метров в центре до 50 метров на периферии. А здесь энергия в 24000 выше. Вероятно, максимум энерговыделения для такой частицы - вообще не в атмосфере, а в приповерхностном слое земли. Соответственно толстая свинцовая стена, толщиной, скажем 30см, которая эквивалентна примерно 3,5 метров воды, или трети атмосферы, должна существенно увеличить энерговыделение в теле человека. Особенно в том случае, если человек стоит на ней пятками.
smrl
04.12.2023 14:02Такое событие бывает раз в полвека. Закладываются же на усредненное интегральное воздействие космических лучей. Которое на практике приводит к тому, что - дозиметры не дадут соврать - чем вы выше в атмосфере, тем большую дозу ловите. Или, иначе говоря, чем лучше вы обложены хоть чем-то, тем меньше доза.
Sun-ami
04.12.2023 14:02Ну, это в Telescope Array такая частица прилетает примерно раз в 50 лет. А вообще на Землю - примерно 10 штук каждый день. Конечно, защиту в космосе никто специально под такую частицу рассчитывать не будет. Но вот при определении толщины защищающего от радиации слоя грунта над жильём на Марсе вероятность прилёта частиц высоких энергий нужно учитывать.
0x1A4
04.12.2023 14:02+3В атмосфере никакого свинца нет, а вся ее толщина - всего 10 метров водяной плотности.
и 2/3 этой плотности находится ниже высоты 10 км, на которой летают пассажирские самолеты.
Да откуда вы берете это "почти без следов"?
А вы знаете много случаев когда космической частицей убило или навредило здоровью пассажиру самолета? Хоть один такой известен?
smrl
04.12.2023 14:02Аргумент про самолеты как раз против вашей логики. В самолетах фон выше, чем на поверхности.
0x1A4
04.12.2023 14:02+1Аргумент про самолеты как раз подтверждает, что высокоэнергетические частицы проходят через людей почти без следов, не вызывая в наших неплотных тушках сильных ливней вторичного излучения. Так же их не вызывает легкая обшивка самолета.
id_potassium_chloride
04.12.2023 14:02И много вы знаете пассажиров самолётов или хотя бы пилотов/стюардесс, которые умерли от
дырки в форме космического лучаонкологии?ksbes
04.12.2023 14:02Я знаю 5х (4 пилота и одна стюардесса). Но это мало о чём говорит: онкология вообще довольно распространена в человеческой популяции.
id_potassium_chloride
04.12.2023 14:02Я после своего комментария нашёл в Интернете, у пилотов действительно выше риск меланомы, но объясняется тем, что на высоте в 10 км УФ излучение сильнее, они там как в солярии по сути. Но УФ это не космолучи всё-таки
domix32
04.12.2023 14:02+2И откуда этот культ свинца
Это из эпохи исследования радиации - защита от гамма излучения. Собственно у людей возник резонный вопрос - а можем ли мы полететь на Марс в таком свинцовом гробу. Вот и выяснили, что пока летят до Марса из-за каскадов, там уже будут супермутанты, а не космонавты.
id_potassium_chloride
04.12.2023 14:02+1Тем не менее космонавты на МКС на серьёзных щах защищаются от космической радиации с помощью влажных салфеток, а не металлической фольги. Посмотрите как работают замедлители на ядерных реакторах: пусть лучше частица столкнётся с кучей лёгких частиц и импульс распределится между ними, чем если столкнётся с тяжёлыми частицами и устроит рикошет/вышибалу
Alexeyslav
04.12.2023 14:02+1Это в случае если бы ВСЯ энергия частицы рассеялась именно в ноге. Но каково должно быть сечение захвата для этой частицы у ноги космонавта? Вероятно, это потребовало бы звездных плотностей материи. Впрочем, если бы космонавт в это время был бы за плотной защитой, на него обрушилась бы уже не эта конкретная частица, а град осколков материала защиты, который бы содержал в себе существенную долю энергии частицы, и последствия были бы сильнее. Но с другой стороны, часть энергии осколков с внешней стороны защиты задержалась бы в самой защите.
JINR
04.12.2023 14:02+1Нет. Это укол настолько тонкой иголкой, что она (грубо) в десятки тысяч раз тоньше расстояния между атомами.
Rizomus
04.12.2023 14:02У кирпича значительно большая масса, но в то же время несравнимо меньшая скорость. Учитывая размер частицы – пролетел бы насквозь кмк
Ellarihan
04.12.2023 14:02+14Интересно, получается что частицы Аматэрасу и Oh-my-god можно назвать самыми маленькими объектами с именами собственными.
stalinets
04.12.2023 14:02Когда-то слышал экзотическое предположение, что это может быть выхлоп корабля инопланетян. Дескать, если инопланетяне имеют на корабле много энергии, но рабочего тела для разгона много не взять из-за роста массы и его надо экономить, приходится брать минимум атомов и очень мощно их разгонять. Тогда и рабочее тело экономится, и лёгкий корабль с минимумом рабочего тела можно разогнать сильно, всё по формуле Циолковского. Правда, в случае почти неограниченной энергии на корабле, логичнее, наверное, использовать фотонный двигатель?
BugM
04.12.2023 14:02+2Когда-то слышал экзотическое предположение, что это может быть выхлоп корабля инопланетян.
Это одна частица. Прямо совсем одна. Обнаруживается раз во много лет. Вы так ничего не разгоните. Для разгона таких частиц нужен поток.
Правда, в случае почти неограниченной энергии на корабле, логичнее, наверное, использовать фотонный двигатель?
Не логичнее. У фотонов импульс совсем никакой. При любой доступной энергии нет смысла.
johnfound
04.12.2023 14:02+1Фотоны можно генерировать на месте, не нося с собой.
BugM
04.12.2023 14:02+2Это им совершенно не добавляет импульса.
Есть не лезь в фантастику с варпом и императором на троне, то лучшее физически допустимое топливо это антиматерия+материя. Вообще без ухищрений. Считаем что антиматерии можем наделать и удержать сколько надо.
И получается что выгоднее всего плеваться из обычного реактивного сопла просто выхлопом от аннигиляции. Камеру сгорания и сопло нужно делать из адамантиума, но не важно. Допустим он есть.
Этой же энергией делать фотоны прямо на порядки менее выгодно по получаемому ускорению.
Концепты от НАСА на почитать.
И классная табличка оттуда
Обратите внимание на загибающиеся вверх хвостики графиков. Это неспроста.
Из этой таблички понятно что если есть желание долететь хотя бы до облака Оорта или до ближайших звезд, то надо учиться дешево делать антиматерию в стратегических количествах. Подозреваю что нормально работающий термоядерный реактор это один из пререквизитов такого производства.
johnfound
04.12.2023 14:02Это им совершенно не добавляет импульса.
Но зато добавляет им количество. Ограниченное только энергией.
BugM
04.12.2023 14:02Энергия это и есть масса, как дедушка завещал. Или у вас энергия из варпа берется?
Тут посчитали https://www.physicsforums.com/threads/harnessing-the-power-of-photons-a-closer-look-at-photon-space-propulsion.645333/ все равно невыгодно. Аж 8 килограмм антивества потратили в расчетах. Кидаться всякой гадостью с ненулевой массой выгоднее.
НАСА посчитала сколько антивещества надо потратить на разумных схемах двигателей. Картинка чуть выше в ветке. 8 килограмм антивещества позволяют за разумное время слетать в облако Оорта пофототкать что там. Новые горизонты на максималках.
johnfound
04.12.2023 14:02По закону сохранения энергии должно быть эквивалентно. Нет?
ksbes
04.12.2023 14:02В закон сохранения энергии тут своими грязными ручками влазит энтропия. Для того чтобы разогнаться нам нужно не просто абстрактная энергия, а энергия направленная в определённом направлении. А с этим у процесса аннигиляции как раз не очень.
johnfound
04.12.2023 14:02Я не про аннигиляцию пишу. Я про свет в качестве рабочего тела реактивного двигателя.
ksbes
04.12.2023 14:02Ну как "свет" (гамма-излучение) потребной мощности (который скалы испаряет) вы в нужном направлении направите?
alexeykuzmin0
04.12.2023 14:02+1В этой ветке и так уже считается, что мы можем достаточно дёшево наделать и хранить много антиматерии. Чего бы и зеркало для всех длин волн не иметь. И до кучи пусть оно не только для фотонов работает, а для всех частиц, которые в нашем спектре аннигиляции встретятся
Oncenweek
04.12.2023 14:02+5А еще лучше такое зеркало, чтоб оно справа налево было зеркало, а слева направо прозрачное. Тогда и аннигиляция не потребуется, можно будет на реликтовом излучении и свете звезд летать
NickyScout
04.12.2023 14:02+3Так в никому не заметном чатике на Хабре впервые прозвучала идея, которая через 100 лет воплотится в первый межзвездный двигатель.
На самом деле, на удивление неожиданная (для меня) и очень реалистичная идея. Все эти гиперпереходы, червоточины и прочее - сплошная фантастика. А вот завтра японцы изобретут зеркало - диод, и... опаньки... вот вам и двигатель...
BugM
04.12.2023 14:02Вот так оно может работать. И основной импульс будет не от фотонов, а от всего остального как раз.
JINR
04.12.2023 14:02Зеркало для гамма квантов должно быть из вещества, в котором расстояние между его частицами меньше длины волны этих самых гамма-квантов. А длина волны гамма-квантов, условно говоря, меньше размера условного ядра. Получается, что зеркало должно иметь ядерную плотность, т.е. 230 млн. тонн на кубический сантиметр.
johnfound
04.12.2023 14:02+1Дались вам эти гамма кванты!
Можно использовать в качестве рабочего тела вполне обычные фотоны видимого света. Или даже радиоволны. Конечно каждый из таких фотонов имеет меньший импульс чем гамма фотон, но зато их можно излучать больше и фокусировать легче. А удельный импульс двигателя от этого никак не изменится, потому что скорость истечения рабочего тела всегда одинаковая.
JINR
04.12.2023 14:02Дались вам эти гамма кванты!
Я отвечал на комментарий о зеркале для всех длин волн.
johnfound
04.12.2023 14:02Ну извините, наверное перепутал кому отвечаю. Насчет гамма квантов не все так страшно. Ведь есть же гамма оптика – там люди как-то выживают без ядерноплотных зеркал.
vanxant
04.12.2023 14:02Именно с гамма-оптикой плохо выживают.
Уже даже в жестком рентгене используется косоугольная оптика с почти нулевыми углами между лучом и зеркалом. См. например зеркало телескопа Спектр-РГ
JINR
04.12.2023 14:02Ведь есть же гамма оптика – там люди как-то выживают без ядерноплотных зеркал.
Есть ссылки почитать о зеркалах для гамма-квантов?
Tyusha
04.12.2023 14:02О! Я прям сейчас придумала прямоточный гамма-квантовый двигатель, работающий на реликтовом излучении!
Как любой прямоточный двигатель для его эффективного запуска надо набрать уже очень приличную (релятивистскую скорость). Итак мы несёмся через реликтовое излучение. За счёт аберрации оно приходит к нам в основном в узком лепестке (конусе) спереди и имеет приличную энергию. Оно нас тормозит, т.к. сзади его приходит значительно меньше. Спереди оно имеет большой импульс, а сзади наоборот маленький.
Однако в переднем конусе всё-таки есть разброс поперечных скоростей налетающих фотонов (гамма-квантов). Идея в том, чтобы не биться кораблём об эти тормозящие фотоны, а пропустить их через гипотетическую линзу (рентгеновскую или какую-то там), которая преобразует поток фотонов конуса в строго коллинеарный.
Таким образом вы отберём небольшую (паразитную) поперечную проекцию импульса фотонов и преобразуем её в полезный дополнительный импульс вдоль по оси нашего полёта. Профит.
Подчеркну простую конструкцию такого двигателя без движущихся частей, что гарантирует его надёжность, высокие эксплуатационные характеристики и низкие затраты на обслуживание. :)). Можно патентовать.
UPD: Да и кстати, это значит, что неоднородности фона реликтового излучения, которые мы наблюдаем — это инверсионные следы межгалактических кораблей развитых цивилизаций с двигателями, работающих на изобретённом мною принципе.
Vladoss46
04.12.2023 14:02Кстати зеркала, отражающие широкий спектр энергий, существуют.
Они просто делаются из сред с переменным показателем преломления и с переменной шириной пластинок из этих сред.
Интересная штука, нам в институте рассказывали.
В теории может отражать весь спектр излучения до какой-то пороговой ширины отражающих пластинок, при которой уже квантовые эффекты начинают действовать. Во как!)
Jianke
04.12.2023 14:02учиться дешево делать антиматерию в стратегических количествах
Без технологии удержания крайне проблемно.
johnfound
04.12.2023 14:02то надо учиться дешево делать антиматерию в стратегических количествах.
Так если примем энергию сгорания водорода за 1 (Эв = 1), соответственно Эя – энергия ядерного распада урана, Эт – энергия термояда, водород в гелий, Эа – энергия аннигиляции, то получим следующий ряд:
Совершенно очевидно, что энергия атомного распада, которую, на минуточку, мы уже владеем, дает сумасшедший выигрыш по сравнению с следующими ступеньками. Даже если мы и научимся делать антиматерию, то получим только в 1000 раз больше энергию чем от ядерных реакторов. А изобретая ядерные реакторы мы получили в 6 миллионов раз больше, чем от химических источников.
А если не существует источник энергии более энергоемкий чем аннигиляция, то наш прогресс в энергетики практически завершен. Далее можно разрабатывать только небольшие улучшения.
ksbes
04.12.2023 14:02Тут есть много нюансов. Уран как-то менее распространён, чем водород, да и "сгорает" сильно не полностью. Так что у вас там кофициент на порядки завышен.
А антиматерии вообще в природе нет. Т.е. это "батарейка", а не самостоятельный источник энергии.johnfound
04.12.2023 14:02Тут есть много нюансов.
Ну вот, представьте костер первобытного человека. А потом двигатель Raptor. Это одна и та же технология. А мы изобрели ядерную энергетику меньше чем одного века назад. Но важна ведь именно технология. Усовершенствование это дело техники.
Sun-ami
04.12.2023 14:02Антиматерия в природе есть, и образуется даже на Земле при разрядах молний. Другое дело, концентрация низкая. Но может быть где-то есть и повыше.
Tsimur_S
04.12.2023 14:02А если не существует источник энергии более энергоемкий чем аннигиляция, то наш прогресс в энергетики практически завершен
Черные дыры? Компактнее некуда.
ksbes
04.12.2023 14:02Это не источник, а поглотитель энергии. Там конечно есть методы, но они по энергоёмкости будут послабее полной аннигиляции. Да и не очень компактные (размером с Луну)
BugM
04.12.2023 14:02Снова сошлюсь на ту же статью НАСА. Они посчитали.
Плотность энергии в разных видах топлива
Термоядерный реактор ну еще более-менее близок. Все остальное даже не близко.
Экономия на топливе в 1000 раз это серьезно. Добавляем формулу Циолковского и получаем что на ядерном реакторе не особо полетаешь. Хотя конечно по сравнению с химическими ракетами и то и другой уровень.
Ядерные реакторы позволят нормально летать ко всем планетам Солнечной системы. За разумное время. Концепт марсианского корабля от НАСА именно такой. Дальше все. Нужно другое топливо.
johnfound
04.12.2023 14:02Так это приблизительно те же самые числа, которые я дал. Просто в другой форме.
Только не знаю откуда 1МДж/кг для жидких топлив??? Может хотели написать 10?
Кстати, водород дает 120МДж/кг, когда в расчет включаем массу кислорода, получается 24МДж/кг.
И вообще, научные данные которым можно верить, в виде презентации не показывают.
Tyusha
04.12.2023 14:02Я чего-то совсем не поняла, что за числа?!
Энергия аннигиляции это, грубо говоря, масса протона — 1000 Мэв на нуклон.
Энергия термоядерного синтеза 3-4 Мэв на нуклон.
Энергия распада урана 1 Мэв на нуклон.
Энергию сгорания водорода лень искать по справочникам и переводить в эв. Но грубо можно оценить её, допустим, 1/10 от энергии ионизации водорода равную одному ридбергу, которую мы все помним 13 эв. Итак для оценки энергия сгорания водорода 1 эв. на нуклон
Откуда вы взяли выше приведённые пропорции, я вообще не поняла. Похоже, что у вас или индексы при "Э" капитально перепутаны или числители со знаменателями. Но с другой стороны вы далее делаете совсем неправильные выводы об эффективности ядерной энергетики.
johnfound
04.12.2023 14:02Извините, я только что осознал что именно написал... :(
Конечно имелось ввиду:
stalinets
04.12.2023 14:02+4"Это одна частица. Прямо совсем одна. Обнаруживается раз во много лет. Вы так ничего не разгоните. Для разгона таких частиц нужен поток." - вероятно, там и был поток, но инопланетян мало, они далеко, выхлоп имеет какой-то телесный угол и рассеивается с расстоянием, и от выхлопа до нас изредка долетает то одна, то другая сверхразогнанна частица.
kipar
04.12.2023 14:02+4Не так уж и изредка, раз поймали дважды за историю наблюдений на смешную по сравнению с площадью Земли площадку. По моим прикидкам (площадь в 264 тысячи раз меньше поперечного сечения Земли, прошлую частицу поймали 30 лет назад), частица такой энергии должна прилетать по Земле каждый час.
Alexeyslav
04.12.2023 14:02Справедливости ради, обнаруживается она редко лишь потому что "приемников" в масштабе планеты - как иголка в стогу сена. А плотность этих частиц в нашем регионе может быть столь мала что как раз единичные кванты и будем улавливать, да ещё пропорционально меньше размеру "сенсоров". Если бы сделать сенсор размером с планету, уверен там будут ежесекундные регистрации. Или это не так работает?
Tyusha
04.12.2023 14:02У фотонов импульс совсем никакой.
При таких лоренц-факторах в миллионы и миллиарды разницы в эффективности импульса между протоном, фотоном или другими частицами уже совершенно никакой нет.
kentaskis
04.12.2023 14:02+1Не, это бластерный импульс, прошедший мимо цели. За мегапарсеки рассеялся, одну только частицу и поймали.
orfelin
04.12.2023 14:02+5Кто то на Корусанте из пучковой пушки не попал в тысячелетний сокол и залп ушел
в молоков космосВот до нас и долетело бледное эхо залпа. А я все думал куда их «промахи» в итоге попадают. А на Земле потом учОные голову ломают.
larasage
04.12.2023 14:02+2Не подходит. "В далекой-далекой галактике". Если далекая - значит не в местной группе галактик. Если далекая-далекая - значит не в местном сверхскоплении галактик... А дальше уже всё, предел Грайзена — Зацепина — Кузьмина не пускает.
MountainGoat
04.12.2023 14:02+3Сразу вспоминается
Gunnery Chief: This, recruits, is a 20-kilo ferrous slug. Feel the weight. Every five seconds, the main gun of an Everest-class dreadnought accelerates one to 1.3 percent of light speed. It impacts with the force of a 38-kiloton bomb. That is three times the yield of the city buster dropped on Hiroshima back on Earth.That means Sir Isaac Newton is the deadliest son-of-a-bitch in space. Now! Serviceman Burnside! What is Newton's First Law?
Recruit: Sir! A object in motion stays in motion, sir!
Gunnery Chief: No credit for partial answers, maggot!
Recruit: Sir! Unless acted on by an outside force, sir!
Gunnery Chief: Damn straight! I dare to assume you ignorant jackasses know that space is empty. Once you fire a husk of metal, it keeps going until it hits something. That can be a ship, or the planet behind that ship. It might go off into deep space and hit somebody else in ten thousand years. If you pull the trigger on this, you're ruining someone's day somewhere and sometime. That is why you check your damn targets! That is why you wait for the computer to give you a damn firing solution! That is why, Serviceman Chung, we do not "eyeball it!" This is a weapon of mass destruction. You are not a cowboy shooting from the hip.
Recruit: Sir, yes sir!"
Psychosynthesis
04.12.2023 14:02+1А не могло быть так, что она летела себе куда-то, летела, потом отклонилась каким-нить магнетаром (или хз чем ещё), ну и попала в нас в итоге, а мы теперь гадай как она из пустоты прилетела?
johnfound
04.12.2023 14:02+1Возможно и об этом в статье написано. Только при таких энергиях, магнитное поле обычного магнетара никак не изменит направление частицы. А необычные магнетары в нужном радиусе не наблюдаются.
Ну а отклонение через взаимодействие с хз-ем ученые не рассматривали. Если есть предположения и выкладки – тянет на нобелевку.
Sun-ami
04.12.2023 14:02А зачем, собственно, магнетар? Для отклонения чего угодно достаточно обычной чёрной дыры звёздной массы. А тут как раз всё громче звучит гипотеза осцилирующей Вселенной, по которой вся тёмная материя состоит из скоплений реликтовых чёрных дыр в гало галактик.
johnfound
04.12.2023 14:02Ну-у-у, черная дыра это просто сильная гравитация, это не всезасасывающее космическое чудовище. Так что нет, на частицу с достаточно высокой энергией никакая ЧД не подействует значимо. По крайней мере так говорят ученые. Я сам расчеты не делал. Если вы делали, покажите.
Sun-ami
04.12.2023 14:02Причём здесь всасывает? Чёрная дыра может искривить траекторию частицы на произвольный угол в произвольную сторону, даже развернуть назад, всё зависит от того, как близко к горизонту событий, и с какой стороны эта частица пролетает. Для более высокоэнергетической частицы просто понадобится более близкий пролёт.
johnfound
04.12.2023 14:02Когда энергия частицы выше, вероятность пролета достаточно близко уменьшается и подозреваю, что очень сильно. Потому что допустимое окно пролета суживается. Немножко дальше и траектория не изменится. Немножко ближе и частица упадет в ЧД. Поэтому и спрашивал о расчетах.
vanxant
04.12.2023 14:02Смотря насколько близко пролёт. Но да, при радиусе чд в 30 км и "зоне отклонения" в пару радиусов это надо прям попасть.
johnfound
04.12.2023 14:02"зоне отклонения" в пару радиусов
Подозреваю, что «в пару атомных радиусов». ;)
vanxant
04.12.2023 14:02Ну нет конечно. Фотонная сфера лежит на расстоянии 1,5 радиуса ЧД. Если пройти рядом с ЧД ближе фотонной сферы с практически световой скоростью, развернёт назад (отклонит более чем на 180 градусов). Если внутрь фотонной сферы не залетать, отклонит на угол меньше 180.
mikegordan
04.12.2023 14:02А в чём хайп? Она же двигалась не более скорости света?! Ну хорошо, частица имела другие "примеси" и? А если она имела бы еще намного больше примесей , то бы её переместили к категорию "микро метеорит" и никто бы о неё не узнал т.к. метеоритов падает по тысячи в год?
BugM
04.12.2023 14:02+2Частица с околосветовой скоростью прилетела оттуда где мы не видим ничего что могло бы ее породить. Дистанция которую такая частица может пролеть по космосу посчитана и она тоже не слишком большая.
Значит есть что-то что мы не понимаем. Черная дыра искривила траекторию? Тогда это должна быть черная дыра вокруг которой газа нет вообще, а то бы мы ее увидели.
alekseypro
04.12.2023 14:02Казалось бы, причем тут "вакуум и тяжёлое ничто" кторые "распирала сама пустота" ))
Vaska58
04.12.2023 14:02А какова вероятность, что на Землю прилетит частица с энергией равной взрыву водородной бомбы мощностью 10 мегатонн? И в какой момент она себя проявит?
ASY-Lviv
04.12.2023 14:02-1ASY-Lviv. Строго по теме: "Откуда частицы ультра высокой энергии?" Основы подхода к проблеме:
Некая физика (мать её туда с 1980 года), претендующая на основы фотонной гравитации (работы "Основы амерной астрофизики" и "Квантовая кинематика космоса") базируется на теоретически доказанном тезисе (расчет магнитных моментов ядер, более 800 высоко точных примеров), что вещество э/частиц состоит из электронов и позитронов. Эти частицы гарантируют присутствие реакции на фотонное ускорение любого вещества.
Разработанная автором (на базе принципов и законов фотонной гравитации) структура Вселенной обязана иметь общую с остальными Вселенными, одномоментную энергетическую накачку фотонного типа.
Обозначенная выше структура нашей Вселенной естественно имеет внутреннюю силовую градацию на всех уровнях непрерывно потребляемой энергии. Пороговые скачки энергии потребления даже в зоне планеты Земля можно проследить по таблицам (первой работы) гравитационных фотонов от Галактики космоса и до центра Земли, где расположен понижающий генератор пространственного переизлучения (привязанный к галактическому центру).
Просчитанная модель нашей Вселенной отщепляет от проникающего гравитационного фотона продольного типа энергию в 9,77 х 10в 52 степени Джоуль за временной период 6,77 х10 в степени минус 87 секунды. Скорость пространственного распространения этого фотона по нашей Вселенной превышает стандартную скорость света (расчет) в 2,2 х 10 ^103 раз!!!
-
Каждый силовой центр Вселенной (согласно выделенной ему иерархии) дробит приходящую (для его существования) фотонную (гравитационную) энергию накачки на соответствующий пространственный и силовой спектр.
ИТОГО:
1. Фотонное ускорительное поле Вселенной имеет градацию 10 в 86 степени раз. В статье зарегистрирована частица с максимальной энергией 46 джоуль (где то 500 электронов - один протон). Ускорительная фотонная компонента (Е) для центра нашей Галактики имеет значение 2,26 х10 в 12 степени В/м, а это импульсная фотонная энергия 7,0 х 10 в степени 21 Джоуль. Природа фактически своим всесторонним движением (изменение прямой линии ускорения) и микро малым ускорительным коэффициентом (идет постепенный набор массы и преобразование состава вещества с увеличением скорости движения) защищает автора статьи от предельно проникающего излучения. Диапазон отсталости мировой физики в понимании космических процессов как то определился сам собой.... 05.12. 23 г.
StanislavHabr
Зондируют пространство высокоэнергетическими частицами.
ЭксаЭлектронВольт - это ЭэВ. А экспоненту нужно записывать хотя бы как 10е20.
Hungryee
Боты уже успели заминусить, а статья-то действительно даже не вычитана - у любого читателя возникнет очевидный вопрос в абзаце «Никогда такого не было, и вот опять» - но кого это в МТС нахрен волнует
Сам не могу, поставьте человеку плюсы
StanislavHabr
Так победим?
Sun-ami
Замусоривание комментариев подобными картинками мешает конструктивному обсуждению. Подобные "креативные" подписи - тоже, хоть и в меньшей степени. МТС здесь не при чём. Хотя реакция, возможно, и чрезмерная, но это ведь далеко не первый подобный ваш комментарий.
Dolios
Убирайте картинки под спойлеры, пожалуйста. Ну и туалетный юмор тоже не всем нравится.