Физика астрочастиц , также называемая астрофизикой частиц , — это раздел физики элементарных частиц , изучающий элементарные частицы астрономического происхождения и их связь с астрофизикой и космологией. Новая область исследований, возникающая на стыке физики элементарных частиц, астрономии , астрофизики , физики детекторов, теории относительности , физики твердого тела и космологии .

Физика астрочастиц является одной из наиболее успешно и динамично развивающихся с начала 2000-х годов как в теоретических, так и в экспериментальных исследованиях. За первые десять лет развития в этой области были присуждены три Нобелевских премии — по космологии, и нейтринной астрофизике .

История

В 1910 году, немецкий физик по имени Теодор Вульф измерил ионизацию воздуха в нижней и верхней части Эйфелевой башни. Он обнаружил, что наверху ионизация была гораздо большей, чем ожидалось. Хотя, планируя свой эксперимент, он ожидал обратного явления. Теодор Вульф приписал увелиечение ионизации воздуха космическим лучам .

Австрийский физик Виктор Гесс предположил, что часть ионизации была вызвана излучением неба. Для защиты этой гипотезы Гесс сконструировал приборы, способные работать на больших высотах, и провел наблюдения за ионизацией до высоты 5,3 км. С 1911 по 1913 год Гесс совершил десять полетов, чтобы тщательно измерить уровень ионизации. Согласно предварительным расчетам, он не ожидал, что будет какая-либо ионизация на высоте более 500 м, если единственной причиной излучения будут наземные источники. Однако его измерения показали, что, хотя уровни ионизации сначала уменьшались с высотой, в какой-то момент они начали резко расти. Такое явяление могло наблюдаться только при получении ионизации вне Земной атмосферы. В 1925 году Роберт Милликен подтвердил открытия Гесса и впоследствии ввел термин «космические лучи».

«Открытие» космических лучей Гессом считается отправной точкой для физики астрочастиц.

Вопросы физики астрочастиц

Астрофизика частиц исследует ряд фундаментальных научных вопросов:

1. Почему Вселенная состоит только из материи, а не из материи и антиматерии в равных частях?
2. Что составляет тёмную материю?
3. Какую роль нейтрино играют в развитии Вселенной?
4. Какую информацию могут дать нейтрино, приходящие из недр Солнца и Земли, а также от порождённых при взрывах звёзд?
5. Что является источником космических лучей?
6. Как выглядит карта Вселенной, отснятая с помощью самых высоких энергий?
7. Как именно гравитационные волны связанны с процессами, происходящих во Вселенной, и о природе самой гравитации?

Темы исследований

• Физика космических лучей высоких энергий и астрофизика
• Космология частиц
• Астрофизика элементарных частиц
• Связанная астрофизика: сверхновые, активные ядра галактик, космическое изобилие, темная материя и т. д.
• Гамма-астрономия высоких энергий, СВЭ и СВЭ
• Нейтринная астрономия высоких и низких энергий
• Разработки приборостроения и детекторов, относящиеся к вышеуказанным направлениям.

См. также

Примечания