Физики представили инновационную гипотезу, объясняющую расхождение между экспериментальными данными и теоретическими расчетами количества мюонов в атмосфере. Эти частицы возникают при столкновении высокоэнергетических космических лучей с земной атмосферой. Специалисты выдвинули предположение, что традиционные методы оценки энергии лучей, основанные на Стандартной модели, могут быть неточными. Новые исследования показывают: учет эффектов неизученной физики на экстремальных энергиях позволяет скорректировать прогнозы и приблизить их к реальным наблюдениям.
Космические лучи и их роль в формировании частиц
Потоки элементарных частиц с колоссальной энергией, пронизывающие атмосферу, запускают цепную реакцию. При столкновении с молекулами воздуха они порождают каскад вторичных частиц — протонов, нейтронов, пионов. Этот процесс, известный как широкий атмосферный ливень, создает «лавину», фиксируемую наземными детекторами. Анализ таких данных помогает изучать как свойства космических лучей, так и законы физики высоких энергий.
Разгадка аномалии в количестве мюонов
Парадокс, названный «мюонной загадкой», заключается в многократном превышении регистрируемого числа частиц над расчетными значениями. Ученые из Института ядерных исследований РАН и МГУ имени Ломоносова обнаружили возможную причину: традиционный метод оценки энергии первичных частиц через подсчет электронов приводит к ее занижению. Корректировка расчетов с учетом модифицированных соотношений энергии и импульса позволила значительно сократить расхождения между теорией и практикой.
Новый подход к моделированию
«Если физические законы на сверхвысоких энергиях отличаются от предсказаний СТО, это объясняет систематическую ошибку в расчетах, — комментирует Андрей Шарофеев, участник проекта. — Мы предложили обновленную модель, где энергия первичных частиц оценивается точнее, что сразу сблизило simulated и экспериментальные данные».
Перспективы проверки гипотезы
Николай Мартыненко, соавтор исследования, подчеркивает: «Наш сценарий поддается экспериментальной проверке. Сравнение спектров мюонов с обновленными симуляциями либо подтвердит теорию, либо откроет путь для новых открытий». Работа, выполненная при поддержке Российского научного фонда, демонстрирует потенциал междисциплинарного подхода в решении фундаментальных задач физики.
Источник: scientificrussia.ru
