Menyelidiki Lebih Dalam Asal-usul Sinar Kosmik

Sinar kosmik adalah partikel atom berenergi tinggi yang terus-menerus membombardir permukaan bumi dengan kecepatan hampir kecepatan cahaya. Medan magnet planet kita melindungi permukaan dari sebagian besar radiasi yang dihasilkan oleh partikel-partikel ini. Namun, sinar kosmik dapat menyebabkan malfungsi elektronik dan menjadi perhatian utama dalam perencanaan misi luar angkasa.

Para peneliti tahu sinar kosmik berasal dari banyak bintang di Bima Sakti, termasuk matahari kita, dan galaksi lainnya. Kesulitannya adalah melacak partikel ke sumber tertentu, karena turbulensi gas antarbintang, plasma, dan debu menyebabkan mereka menyebar dan menyebar kembali ke arah yang berbeda.

Gambar: 1.bp.blogspot.com

Dalam Kemajuan AIP , oleh AIP Publishing, peneliti Universitas Notre Dame mengembangkan model simulasi untuk lebih memahami ini dan karakteristik transpor sinar kosmik lainnya, dengan tujuan mengembangkan algoritme untuk meningkatkan teknik deteksi yang ada.

Teori gerak Brown umumnya digunakan untuk mempelajari lintasan sinar kosmik. Sama seperti gerakan acak partikel serbuk sari di kolam, tabrakan antara sinar kosmik dalam medan magnet yang berfluktuasi menyebabkan partikel bergerak ke arah yang berbeda.

Tetapi pendekatan difusi klasik ini tidak secara memadai membahas tingkat propagasi yang berbeda yang dipengaruhi oleh lingkungan antarbintang yang beragam dan periode panjang kekosongan kosmik. Partikel dapat terperangkap untuk sementara waktu di medan magnet, yang memperlambatnya, sementara yang lain didorong ke kecepatan yang lebih tinggi melalui ledakan bintang.

Untuk mengatasi sifat kompleks perjalanan sinar kosmik, para peneliti menggunakan model hamburan stokastik, kumpulan variabel acak yang berkembang dari waktu ke waktu. Model ini didasarkan pada gerak Brown geometris, teori difusi klasik yang dikombinasikan dengan sedikit pergeseran lintasan ke satu arah.

Dalam percobaan pertama mereka, mereka mensimulasikan sinar kosmik yang bergerak melalui ruang antarbintang dan berinteraksi dengan awan magnet lokal, yang direpresentasikan sebagai tabung. Sinar perjalanan tidak terganggu selama jangka waktu yang lama. Mereka terganggu oleh interaksi kacau dengan awan magnet, mengakibatkan beberapa sinar memancarkan kembali ke arah acak dan yang lain tetap terperangkap.

Analisis numerik Monte Carlo, berdasarkan pengambilan sampel acak berulang, mengungkapkan kisaran kepadatan dan kekuatan pancaran kembali awan magnetik antarbintang, yang mengarah pada distribusi sinar kosmik yang menyebar atau berekor berat.

Analisis menunjukkan perilaku superdifusi yang ditandai. Prediksi model ini sangat sesuai dengan sifat transportasi yang diketahui di media antarbintang yang kompleks.

"Model kami memberikan wawasan berharga tentang sifat lingkungan kompleks yang dilintasi oleh sinar kosmik dan dapat membantu memajukan teknik deteksi saat ini," kata penulis Salvatore Buonocore.