Evidência de Teoria das Cordas: Raios Cósmicos

Os raios cósmicos poderia oferecer evidências da validade da teoria das cordas. Os cientistas não são susceptíveis de ver alguns eventos improváveis ​​em laboratórios na Terra, pelo menos, sem um monte de trabalho, por isso às vezes eles olham onde é mais provável para encontrá-los. Porque os raios cósmicos contêm muito altas energias e demoram tanto para chegar até nós, os cientistas esperam que eles possam observar esses eventos difíceis de ver, estudando os acontecimentos cósmicos.

Os raios cósmicos são produzidos quando as partículas são enviados por eventos astrofísicos a vagar pelo universo por si só, alguns viajando quase à velocidade da luz. Alguns ficam vinculados dentro do campo magnético galáctico, enquanto outros se libertar e viajar entre galáxias, viajando milhares de milhões de anos antes de colidir com outra partícula. Estes raios cósmicos pode ser mais poderoso do que os nossos aceleradores de partículas mais avançadas.

Primeiro de tudo, os raios cósmicos não são realmente raios. Eles são partículas vadios em principalmente três formas: prótons livres de 90 por cento, 9 por cento partículas alfa (dois prótons e dois nêutrons ligados - o núcleo de um átomo de hélio) e elétrons livres 1 por cento (partículas beta menos, na física-speak ).

eventos astrofísicos - tudo a partir de erupções solares para binário colisões estrelas supernovas - cuspir regularmente partículas para fora no vácuo do espaço, para o nosso planeta (e, por sua vez, os nossos corpos) são constantemente bombardeados com eles. As partículas podem viajar por toda a galáxia, obrigado pelo campo magnético da galáxia como um todo, até que eles colidir com outra partícula. (Partículas de energia mais altos, é claro, pode até escapar da galáxia.)

Felizmente para nós, a atmosfera eo campo magnético da Terra protege-nos do mais enérgico dessas partículas por isso, não são continuamente dosados ​​com radiação intensa (e letal). As partículas energéticas são desviados ou perder energia, às vezes colidindo na atmosfera superior para se separaram em partículas menores, menos energéticos. No momento em que chegar até nós, estamos impressionado com a versão menos intensa desses raios e seus descendentes.

Os raios cósmicos têm uma longa história como substitutos experimentais. Quando Paul Dirac previu a existência de antimatéria na década de 1930, há aceleradores de partículas poderia chegar a esse nível de energia, de modo que a evidência experimental da sua existência veio de raios cósmicos.

Como as partículas de raios cósmicos se mover pelo espaço, eles interagem com a radiação cósmica de fundo (RCF). Esta energia de microondas que permeia o universo é muito fraco, mas para as partículas de raios cósmicos, que se deslocam quase à velocidade da luz, a radiação cósmica de fundo parece ser altamente energético. (Este é um efeito de relatividade, porque a energia está relacionada com o movimento.)

Em 1966, os físicos soviéticos Georgiy Zatsepin e Vadim Kuzmin, bem como o trabalho independente Kenneth Greisen da Universidade de Cornell, revelou que essas colisões teria energia suficiente para criar partículas chamadas mésons (Especificamente chamado pi-mesons, ou pions).

A energia utilizada para criar os piões teve que vir de algum lugar (por causa da conservação da energia), de modo que os raios cósmicos perderia energia. Isto colocou um limite superior sobre o quão rápido os raios cósmicos poderia, em princípio, viajar.

Na verdade, o energia de corte GZK necessário para criar as pions seria de cerca de 10¹⁹ eV (cerca de um bilionésimo da energia de Planck, de 10 de¹⁹ GeV).

O problema é que, enquanto a maioria das partículas de raios cósmicos cair bem abaixo desse limite, alguns eventos muito raros que tiveram Mais energia do que esse limite - em torno de 10²⁰ eV. A mais famosa destas observações foi em 1991 no observatório de raios cósmicos da Universidade de Utah do Fly olho em Dugway do Exército os EUA Proving Ground.

Research, desde então, indica que o corte GZK realmente existe. A rara ocorrência de partículas acima do ponto de corte é um reflexo do fato de que, muito ocasionalmente, estas partículas chegar à Terra antes que eles entram em contato com os fótons da RCFM suficiente para atrasá-los ao ponto de corte.

Ainda assim, a existência ocasional de tais partículas energéticas fornece um meio de explorar estas faixas de energia, bem acima do que atual aceleradores de partículas poderia chegar, então a teoria das cordas pode ter uma chance de um teste experimental que usa raios cósmicos de alta energia, mesmo se eles são incrivelmente raro.