За допомогою установки Tibet air shower array вчені зафіксували атмосферні зливи частинок, породжені попаданням фотонів з енергією вище 100 тераелектронвольт, що прилетіли від Крабовидної туманності. Зареєстровані події стали першим прикладом настільки високоенергетичних квантів світла від відомого джерела, а не в складі космічних променів, походження яких у більшості випадків до кінця не встановлено, пишуть автори в статті, прийнятій до публікації в журналі, препринт доступний на сайті arXiv.org.
З атмосферою Землі постійно стикаються частинки, що прилітають з космосу. Це можуть бути як фундаментальні, так і складові частинки різної природи, породжені різноманітними джерелами (наприклад, Сонцем) і володіють енергією з величезного діапазону. Зазвичай найбільш високоенергетичні події відносяться до космічних променів - потоків частинок, що прилітають з усіх напрямків. У більшості випадків їх джерело виявити не вдається, але окремі ототожнення були, в тому числі з надновими і активними ядрами галактик.
Такі частинки при взаємодії з атомними ядрами у верхніх шарах атмосфери породжують каскад реакцій, який призводить до появи великої кількості вторинних частинок - атмосферної зливи. Деякі з них досягають поверхні Землі і можуть бути зареєстровані. Оскільки початкове співударіння відбувається на великій висоті, то породжувані однією високоенергетичною часткою «осколки» можуть накривати площу в сотні квадратних кілометрів.
Одним з найбільш інтенсивних відомих джерел частинок є Крабовидна туманність - залишок наднової 1054 року, всередині якої знаходиться пульсар. Зокрема, у неї детектується електромагнітне випромінювання від радіо до екстремально жорсткого гамма-діапазону з граничною енергією в кілька десятків тераелектронвольт.
У роботі колаборації вчених, які працюють з установкою Tibet air shower array, описується перший випадок фіксації фотонів з енергією вище 100 тераелектронвольт від конкретного джерела, яким виявилася Крабовидна туманність. Після врахування всіх джерел шуму фізики отримали 24 реєстрації при очікуваній кількості фонових подій від космічних променів в 5,5, що відповідає статистичній значущості 5,6º. Серед них у чотирьох випадках енергія перевищила навіть 250 тераелектронвольтів при очікуваній кількості в 0,8 (статистична значимість 2,4º).
Реєстрація була проведена за допомогою наземних сцинтиляційних детекторів і підземних мюонних детекторів, які вловлюють черенківське випромінювання вторинних мюонів. В даний момент такі детектори установки Tibet air shower array володіють сумарною площею 3400 квадратних метрів. Різниця між фотонами і масивними частинками космічних променів проводилася за кількістю генерованих мюонів - фотон порівнянної енергії породжує набагато менше мюонів.
Цього року почалися спостереження на найбільш чутливому детекторі космічних променів, також розташованому в Китаї. Минулого року вперше вдалося знайти джерело нейтрино надвисоких енергій, яким виявився блазар. Космічні промені впливають не тільки на Землю, а й на інші тіла: нещодавно вчені довели, що колір супутника Юпітера Європи визначається, в тому числі, високоенергетичними частинками.