Der Nachweis der Stringtheorie: Kosmische Strahlung
Die kosmische Strahlung könnte Beweis für die Gültigkeit der Stringtheorie bieten. Die Wissenschaftler sind unwahrscheinlich einige unwahrscheinliche Ereignisse in Laboratorien auf der Erde, zumindest nicht ohne eine Menge Arbeit, um zu sehen, so dass manchmal sehen sie, wo sie eher sind sie zu finden. Da die kosmische Strahlung sehr hohen Energien enthalten und so lange dauern, um uns zu erreichen, hoffen die Wissenschaftler, sie diese schwer zu sehen Ereignisse durch das Studium der kosmischen Ereignisse beobachten können.
Die kosmische Strahlung erzeugt werden, wenn Partikel durch astrophysikalische Ereignisse geschickt das Universum allein zu wandern, von Licht einige Reisen in der Nähe der Geschwindigkeit. Einige bleiben im galaktischen Magnetfeld gebunden, während andere frei zu brechen und Reisen zwischen den Galaxien, Milliarden von Jahren reisen, bevor sie mit einem anderen Teilchen kollidieren. Diese kosmische Strahlung kann stärker sein als unsere fortschrittlichste Teilchenbeschleunigern.
Zunächst einmal sind die kosmische Strahlung nicht wirklich Strahlen. Sie sind Streupartikel in meist drei Formen: 90 Prozent freie Protonen, 9 Prozent Alpha-Teilchen (zwei Protonen und zwei Neutronen zusammengebunden - der Kern eines Heliumatoms) und 1 Prozent freien Elektronen (Beta-minus-Teilchen in der Physik-sprechen ).
Astrophysikalische Ereignisse - alles von Sonneneruptionen zu Doppelsternkollisionen zu Supernovae - regelmäßig spucken Partikel aus in das Vakuum des Weltraums, so dass unser Planet (und im Gegenzug unsere Körper) mit ihnen ständig bombardiert. Die Partikel können in der gesamten Galaxie reisen, durch das Magnetfeld der Galaxie als Ganzes gebunden, bis sie mit einem anderen Teilchen kollidieren. (Höhere Energiepartikel, natürlich, entweichen kann sogar die Galaxie.)
Zum Glück für uns, die Atmosphäre und das Magnetfeld der Erde schützt uns vor der energischsten dieser Partikel so sind wir nicht kontinuierlich dosiert mit intensiven (und tödliche) Strahlung. Die energetischen Teilchen abgelenkt werden oder Energie verlieren, manchmal in der oberen Atmosphäre kollidieren zu spalten auseinander in kleinere, weniger energiereiche Teilchen. Als sie zu uns kommen, sind wir mit der weniger intensiven Version dieser Strahlen und ihre Nachkommen geschlagen.
Die kosmische Strahlung haben eine lange Geschichte als experimentelle Surrogate. Als Paul Dirac die Existenz von Antimaterie in den 1930er Jahren vorhergesagt, konnte keine Teilchenbeschleunigern, dass Energieniveau erreichen, so dass der experimentelle Nachweis seiner Existenz kam aus der kosmischen Strahlung.
Da die kosmische Strahlung Teilchen durch den Raum bewegen, interagieren sie mit der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (CMBR). Diese Mikrowellenenergie, die das Universum durchdringt ist ziemlich schwach, aber für die kosmische Strahlung Teilchen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen, erscheint die CMBR sehr energisch sein. (Dies ist ein Effekt der Relativitäts weil Energie Bewegung bezogen ist.)
Im Jahr 1966 sowjetische Physiker Georgiy Zatsepin und Vadim Kuzmin, sowie die unabhängige Arbeit von Kenneth Greisen von der Cornell University ergab, dass diese Kollisionen genug Energie Partikel zu schaffen haben würde genannt Mesonen (Speziell genannt Pi-Mesonen, oder Pionen).
Die Energie verwendet, um die Pionen zu schaffen hatte von irgendwo (wegen der Erhaltung der Energie) zu kommen, so dass die kosmische Strahlung würde Energie verlieren. Dies stellte eine obere Grenze, wie schnell die kosmische Strahlung könnte im Prinzip Reise.
In der Tat, die GZK Grenzenergie benötigt die Pionen etwa wäre 10 zu schaffen19 eV (etwa ein Milliardstel der Planck-Energie von 1019 GeV).
Das Problem ist, dass, während die meisten der kosmischen Strahlung Teilchen unterhalb dieser Schwelle gut fallen, einige sehr seltene Ereignisse, die gehabt haben Mehr Energie als diese Schwelle - rund 1020 eV. Die berühmteste dieser Beobachtungen wurde an der Universität von Utah Fliegenaugen kosmischen Strahlung Warte auf der US-Armee Dugway 1991 Proving Ground.
Forschung seitdem zeigt an, dass die GZK Cutoff tatsächlich existiert. Das seltene Auftreten von Partikeln oberhalb der Cutoff ist ein Spiegelbild der Tatsache, dass in sehr seltenen Fällen, diese Teilchen die Erde erreichen, bevor sie in Kontakt mit genug CMBR Photonen kommen sie an den Cutoff-Punkt zu verlangsamen.
Dennoch bietet die gelegentliche Existenz solcher energetischer Teilchen ein Mittel, um diese Energiebereiche zu erkunden, auch über das, was aktuellen Teilchenbeschleuniger erreichen konnte, so Stringtheorie eine Chance eines experimentellen Test hochenergetischen kosmischen Strahlung unter Verwendung haben können, auch wenn sie unglaublich sind Selten.