Содержание
Ученые выяснили, как космическое излучение вызывает сбой техники
Электронные гаджеты и компьютеры могут выйти из строя из-за космического излучения, выяснили исследователи. Оно способно вызывать сбои в работе электронных устройств, что не может не беспокоить — ведь сложной техники вокруг становится все больше.
Когда компьютер или смартфон выходит из строя, первые, на кого хочется спустить собак, — производители. Но проблема не всегда в них или в неправильном использовании устройства.
В сбоях электронных устройств могут быть виноваты субатомные частицы родом из-за пределов нашей галактики, считают исследователи из Университета Вандербильта.
Древние кувшины рассказали о магнитном поле Земли
2500 лет назад магнитное поле Земли было в 2,5 раза сильнее, выяснили ученые. По крайней мере, на территории…
15 февраля 19:01
Как объясняет профессор электротехники Бхарат Бхува в докладе, сделанном в рамках сессии «Облачно, возможны солнечные вспышки: подсчет рисков космической погоды» на ежегодной встрече Американской ассоциации содействия развитию науки, во многих случаях отказ техники происходит из-за воздействия электрически заряженных частиц, созданных космическими лучами.
В основном эти лучи генерируются за пределами нашей галактики.
«Это действительно большая проблема, но в основном незаметная для общественности», — отмечает он.
В докладе он проливает свет на различные концепции, в том числе на единичные случаи выхода из строя (Single Event Upset, SEU). На атмосферу Земли воздействуют космические лучи, движущиеся со скоростью света. Они порождают каскады пионов, мюонов, нейтронов и альфа-частиц. Ежесекундно миллионы образовавшихся частиц бомбардируют тела людей. Это воздействие незаметно и не оказывает вреда для организма. Но часть этих частиц способна создавать помехи в интегральных схемах электронных устройств. В результате это взаимодействие может изменить данные, хранящиеся в памяти устройства.
Бхува сообщает, что трудно определить, когда и где появятся такие частицы. Кроме того, никаких физических признаков повреждения не возникает. Также нельзя сразу сказать, виновато в сбое космическое излучение, аппаратный дефект или ошибка программного обеспечения.
Для того чтобы утверждать, что проблема вызвана SEU, нужно сначала исключить другие причины.
И все же, трудно — не значит невозможно.
Авторы исследования приводят пример с бельгийским городком Схарбек, где в 2003 году во время выборов в парламент один из кандидатов благодаря излучению получил 4096 дополнительных голосов.
Ошибка была замечена, потому что кандидат набрал количество голосов, превышающее возможное. Расследование причин произошедшего привело к выводу, что ошибка возникла именно из-за воздействия космических лучей, которые вызвали сбой в реестре электронного устройства для подсчета голосов.
Астронавт-близнец омолодился космосом
Неожиданные результаты показало исследование организмов близнецов, один из которых слетал в космос. Ученые…
01 февраля 19:35
Другой приведенный пример — проблема, возникшая на пассажирском самолете, летевшем из Сингапура в Перт.
Из-за воздействия излучения у самолета отключился автопилот и он резко «подпрыгнул» на 210 метров.
Почти треть пассажиров получила настолько серьезные травмы, что самолет пришлось экстренно посадить в ближайшем аэропорту. Кроме того, компьютеры авиакомпании выдали несколько необъяснимых ошибок, которые привели к отмене сотен рейсов и в результате к значительным экономическим потерям.
Исследователи взяли образцы интегральных схем и обследовали их в лаборатории, проверив, как на них воздействуют нейтронные лучи. Выяснилось, что основная часть электроники под таким воздействием может выдавать сотни и тысячи ошибок в работе.
«Наше исследование подтверждает, что мы имеем дело с серьезной и растущей проблемой. Это не стало неожиданностью. Исследовав воздействие излучения на электронные схемы, разработанные для военных и космических технологий, мы смогли выявить его и в устройствах, работающих на Земле», — рассказывает Бхува.
В 2004 году компания Cypress Semiconductor, занимающаяся разработкой и производством полупроводников, приводила следующие данные по количеству вызываемых космическим излучением ошибок:
— мобильный телефон с 500 Кб памяти должен совершать одну потенциальную ошибку в 28 лет;
— сеть маршрутизаторов с памятью в 25 Гб допускает одну ошибку, приводящую к сбою в сети, каждые 17 часов;
— находясь в самолете на высоте 10,6–10,7 км, ноутбук с памятью в 500 Кб может совершать одну ошибку каждые пять часов.
«Мы все равно все умрем»
Когда погибнет жизнь на Земле, как рождается система из трех звезд и где во Вселенной обнаружены…
05 ноября 21:02
«Производители полупроводников очень обеспокоены этой проблемой, потому что она становится все серьезнее из-за того, что мощность электронных устройств растет, да и их количество значительно увеличивается», — сообщает Бхува.
Группа, в составе которой он работает, с 2001 года анализирует воздействие космического излучения на бытовые приборы. За это время работу Бхувы и его коллег финансировали такие компании, как Altera, ARM, AMD, Broadcom, Cisco Systems, Marvell, MediaTek, Renesas, Qualcomm, Synopsys и TSMC.
Как отмечает Бхува, проблема касается в основном сектора бытовой электроники — в сферах авиации, медицины, информационных технологий и связи, транспортных, энергетических и финансовых отраслях о проблеме знают и предпринимают шаги для ее решения.
Ученые раскрыли тайну происхождения космических лучей
https://ria.
ru/20210823/gammaluchi-1746884537.html
Ученые раскрыли тайну происхождения космических лучей
Ученые раскрыли тайну происхождения космических лучей — РИА Новости, 23.08.2021
Ученые раскрыли тайну происхождения космических лучей
Астрономы из Японии и Австралии раскрыли источник происхождения космических лучей высокой энергии в нашей Галактике, а также впервые оценили соотношение в их… РИА Новости, 23.08.2021
2021-08-23T15:16
2021-08-23T15:16
2021-08-23T15:19
наука
япония
австралия
космос — риа наука
физика
астрофизика
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/08/17/1746884270_22:0:443:237_1920x0_80_0_0_4dac54fb5d596617405cdcbbf7c0dd63.jpg
МОСКВА, 23 авг — РИА Новости. Астрономы из Японии и Австралии раскрыли источник происхождения космических лучей высокой энергии в нашей Галактике, а также впервые оценили соотношение в их составе протонов и электронов.
Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.Происхождение космических лучей высокой энергии во Вселенной было загадкой в течение более чем ста лет, с момента их открытия в 1912 году. В то же время знание источника космических лучей, которые способствуют химической эволюции межзвездной материи, имеет решающее значение для понимания эволюции нашей Галактики в целом.Считается, что космические лучи ускоряются взрывами сверхновых в нашей Галактике и достигают Земли со скоростью, близкой к скорости света, но достоверных доказательств до сих пор не было. Недавние астрономические наблюдения показали, что многие остатки сверхновых излучают гамма-лучи с энергиями порядка тераэлектронвольт.Астрофизики из Нагойского университета и Национальной обсерватории Японии в Митаке вместе с коллегами из Университета Аделаиды проанализировали гамма-изображения остатков сверхновой RX J1713.7−3946 и сравнили исходящие от нее гамма-лучи с характеристиками межзвездной средой и нетепловым рентгеновским излучением.
Гамма-излучение представляет собой линейную комбинацию протонной и электронной составляющих. Авторы исходили из того, что интенсивность гамма-излучения протонов пропорциональна плотности межзвездного газа, полученной с помощью анализа радиолиний, и ожидали, что гамма-излучение от электронов будет пропорционально интенсивности рентгеновского излучения от электронов. Таким образом, общую интенсивность гамма-излучения они выразили как сумму двух гамма-компонентов, одна из которых происходит от протонов, а другая от электронов. Это привело к единому пониманию трех видов независимых наблюдений: интенсивности гамма-излучения, измерения плотности межзвездного газа и интенсивности рентгеновского излучения.Благодаря такому новаторскому методу авторам впервые удалось количественно определить протонную и электронную компоненты космических лучей в остатке сверхновой. Согласно результатам анализа радио-, рентгеновского и гамма-излучения, по крайней мере 70 процентов гамма-лучей высоких энергий, испускаемых сверхновой, обусловлены релятивистскими протонами, а 30 процентов приходятся на гамма-лучи электронов.
«Этот новый метод будет в будущем применен к большему количеству остатков сверхновых с использованием гамма-телескопа следующего поколения CTA (Cherenkov Telescope Array) в дополнение к существующим обсерваториям, что значительно продвинет вперед изучение происхождения космических лучей», — приводятся в пресс-релизе Нагойского университета слова первого автора статьи профессора Ясуо Фукуи (Yasuo Fukui).По словам ученых, результаты этого исследования предоставляют убедительные доказательства того, что гамма-лучи происходят от протонного компонента, который является основным компонентом космических лучей, и подтверждают, что галактические космические лучи производятся остатками сверхновых. Они также демонстрируют, что гамма-лучи от протонов преобладают в межзвездных областях, богатых газом, тогда как гамма-лучи от электронов усиливаются в бедных газом областях. То, что два эти механизма работают вместе, хорошо согласуется с предыдущими теоретическими построениями.
https://ria.ru/20210818/materiya-1746229148.
html
https://ria.ru/20210816/saturn-1745938600.html
япония
австралия
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2021
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/08/17/1746884270_202:0:518:237_1920x0_80_0_0_5720591caa0327fb6e736ccf3a4ee465.
jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
япония, австралия, космос — риа наука, физика, астрофизика
Наука, Япония, Австралия, Космос — РИА Наука, Физика, астрофизика
МОСКВА, 23 авг — РИА Новости. Астрономы из Японии и Австралии раскрыли источник происхождения космических лучей высокой энергии в нашей Галактике, а также впервые оценили соотношение в их составе протонов и электронов. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
Происхождение космических лучей высокой энергии во Вселенной было загадкой в течение более чем ста лет, с момента их открытия в 1912 году.
В то же время знание источника космических лучей, которые способствуют химической эволюции межзвездной материи, имеет решающее значение для понимания эволюции нашей Галактики в целом.
Считается, что космические лучи ускоряются взрывами сверхновых в нашей Галактике и достигают Земли со скоростью, близкой к скорости света, но достоверных доказательств до сих пор не было. Недавние астрономические наблюдения показали, что многие остатки сверхновых излучают гамма-лучи с энергиями порядка тераэлектронвольт.
Астрофизики из Нагойского университета и Национальной обсерватории Японии в Митаке вместе с коллегами из Университета Аделаиды проанализировали гамма-изображения остатков сверхновой RX J1713.7−3946 и сравнили исходящие от нее гамма-лучи с характеристиками межзвездной средой и нетепловым рентгеновским излучением.
Гамма-излучение представляет собой линейную комбинацию протонной и электронной составляющих. Авторы исходили из того, что интенсивность гамма-излучения протонов пропорциональна плотности межзвездного газа, полученной с помощью анализа радиолиний, и ожидали, что гамма-излучение от электронов будет пропорционально интенсивности рентгеновского излучения от электронов.
18 августа 2021, 18:00Наука
Физики получили экзотическое состояние квантовой материи
Таким образом, общую интенсивность гамма-излучения они выразили как сумму двух гамма-компонентов, одна из которых происходит от протонов, а другая от электронов. Это привело к единому пониманию трех видов независимых наблюдений: интенсивности гамма-излучения, измерения плотности межзвездного газа и интенсивности рентгеновского излучения.
Благодаря такому новаторскому методу авторам впервые удалось количественно определить протонную и электронную компоненты космических лучей в остатке сверхновой. Согласно результатам анализа радио-, рентгеновского и гамма-излучения, по крайней мере 70 процентов гамма-лучей высоких энергий, испускаемых сверхновой, обусловлены релятивистскими протонами, а 30 процентов приходятся на гамма-лучи электронов.
«Этот новый метод будет в будущем применен к большему количеству остатков сверхновых с использованием гамма-телескопа следующего поколения CTA (Cherenkov Telescope Array) в дополнение к существующим обсерваториям, что значительно продвинет вперед изучение происхождения космических лучей», — приводятся в пресс-релизе Нагойского университета слова первого автора статьи профессора Ясуо Фукуи (Yasuo Fukui).
По словам ученых, результаты этого исследования предоставляют убедительные доказательства того, что гамма-лучи происходят от протонного компонента, который является основным компонентом космических лучей, и подтверждают, что галактические космические лучи производятся остатками сверхновых. Они также демонстрируют, что гамма-лучи от протонов преобладают в межзвездных областях, богатых газом, тогда как гамма-лучи от электронов усиливаются в бедных газом областях. То, что два эти механизма работают вместе, хорошо согласуется с предыдущими теоретическими построениями.
16 августа 2021, 18:00Наука
Астрономы получили первые данные о внутреннем строении Сатурна
Пульсары испускают космические лучи с миллионом миллиардов электронвольт
Мы живем в захватывающее время, когда инструменты нового поколения и усовершенствованные методы ведут к открытиям в астрономии, астрофизике, планетологии и космологии. По мере того, как мы смотрим дальше и подробнее в космос, мы, наконец, находим ответы на некоторые из самых непреходящих загадок.
Особый интерес представляют космические лучи, крошечные частицы, состоящие из протонов, атомных ядер или блуждающих электронов, которые были ускорены почти до скорости света. Эти частицы представляют серьезную опасность для астронавтов, отправляющихся за пределы защитного магнитного поля Земли.
В то же время космические лучи регулярно взаимодействуют с нашей атмосферой (производя «ливни» вторичных частиц) и, возможно, даже сыграли роль в эволюции жизни на Земле. Из-за того, что они несут электрический заряд, который затрудняет их путь, когда они путешествуют через магнитное поле Млечного Пути, астрономам трудно найти источник космических лучей. Но благодаря новому исследованию, в котором изучались данные космического гамма-телескопа Fermi НАСА за 12 лет, ученые подтвердили, что самые мощные из них возникают из-за ударных волн, вызванных остатками сверхновых.
Исследованием руководил Ке Фанг, доцент Висконсинского центра астрофизики частиц IceCube Университета Висконсин-Мэдисон. К ней присоединились исследователи из Военно-морской исследовательской лаборатории, Института астрофизики элементарных частиц и космологии им. Кавли, Национальной ускорительной лаборатории SLAC, Католического университета Америки и Центра исследований и исследований в области космической науки и техники (CRESST) в Годдардском университете НАСА. Центр космических полетов. Статья, описывающая их выводы, недавно появилась в журнале Письма о физическом обзоре .
Защита от космических лучей является одним из основных соображений, касающихся будущих полетов на Луну и Марс. Как и солнечное излучение, эти высокоэнергетические частицы представляют опасность для здоровья космонавтов из-за их воздействия на кожные ткани и органы, а также из-за «ливней» вторичных частиц, которые они производят.
Это происходит, когда космические лучи вступают в контакт с нашей атмосферой, которая производит частицы с более низкой энергией, такие как нейтроны или электроны, большая часть которых отклоняется в космос.
Однако в космосе космические лучи производят ливни после столкновения с плотным материалом, например, с радиационной защитой. На борту МКС воздействие этих лучей создает потоки вторичных частиц, которые проходят через корпус и наполняют внутреннее пространство низкоэнергетическим излучением. В то время как астронавты МКС могут ограничить свое воздействие этого излучения, возвращаясь на Землю, длительные миссии не будут иметь такой роскоши. В пилотируемых полетах на Марс астронавты проведут в пути до полутора лет плюс несколько месяцев на поверхности Марса.
По этой причине знание того, откуда берутся космические лучи и какой энергии они могут достичь, необходимо для разработки улучшенных методов защиты и смягчения последствий. В течение многих лет астрономы искали, откуда берутся космические лучи с самой высокой энергией — те, которые превышают 1000 триллионов электрон-вольт (ПэВ).
Эти лучи в десять раз превышают энергию, генерируемую Большим адронным коллайдером, самым мощным ускорителем частиц в мире, и почти достаточно мощны, чтобы покинуть нашу галактику.
«Теоретики считают, что протоны космических лучей с самой высокой энергией в Млечном Пути достигают энергии в миллион миллиардов электрон-вольт (или ПэВ)», — объяснил Фэнг в недавнем пресс-релизе НАСА. «Точную природу их источников, которые мы называем PeVatrons, было трудно определить».
Результаты космического телескопа Ферми, показывающие G106.3+2 (и J2229+6114) в различных диапазонах энергий. Авторы и права: НАСА/Ферми/Фанг и др. 2022
Хотя отследить происхождение космических лучей сложно, ученые наблюдали, как они сталкиваются с межзвездным газом вблизи сверхновых, что приводит к образованию гамма-лучей (свет с самой высокой энергией). Исходя из этого, ученые предположили в предыдущем исследовании (также основанном на Fermi data), что значительная часть первичных космических лучей возникает в результате взрывов сверхновых.
Ради своего исследования профессор Фанг и ее коллеги проанализировали данные Fermi за двенадцать лет о SNR G106.3+2, остатке сверхновой в форме кометы, расположенном примерно в 2600 световых годах от Земли в созвездии Цефея.
Используя свой основной инструмент — Телескоп большой площади (LAT) — Ферми обнаружил гамма-лучи мощностью в миллиарды электрон-вольт (ГэВ) из расширенного хвоста G106.3+2. Аналогичные наблюдения были проведены с использованием системы массива телескопов с очень высокой радиационной визуализацией (VERITAS) в обсерватории Фреда Лоуренса Уиппла в южной Аризоне, в Высокогорной водной обсерватории гамма-излучения Черенкова в Мексике и в Тибетском эксперименте AS-Gamma в Китае. Эти обсерватории обнаружили гамма-лучи еще более высоких энергий, достигающие 100 триллионов электрон-вольт (ТэВ).
Хотя частицы космических лучей изначально будут захвачены мощными магнитными полями остатка сверхновой, их путь заставляет их многократно пересекать ударную волну сверхновой.
Частицы набирают скорость и энергию с каждым проходом и в конечном итоге становятся слишком быстрыми, чтобы остаток сверхновой мог их удержать. В этот момент они улетают в межзвездное пространство, где становится невероятно трудно проследить их источник. Соавтор Хенрике Флейшхак, исследователь из Католического университета Америки в Вашингтоне и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА:
«Этот объект уже некоторое время вызывает значительный интерес, но чтобы признать его ПеВатроном, мы должны доказать, что он ускоряет протоны. Загвоздка в том, что такое же излучение могут давать электроны, ускоренные до нескольких сотен ТэВ. Теперь, с помощью данных Fermi за 12 лет, мы думаем, что доказали, что G106.3+2.7 действительно является PeVatron».
Иллюстрация работы космического гамма-телескопа НАСА «Ферми». Предоставлено: NASA GSFC
Остаток сверхновой звезды также примечателен пульсаром J2229.+6114 на ее северном конце, который, по мнению астрономов, родился от той же сверхновой.
Этот пульсар испускает гамма-лучи при вращении, создавая стробирующий эффект (подобный маяку), энергия которого обычно составляет менее 10 ГэВ. Эти выбросы видны только в течение первой половины вращения пульсара и не представляют каких-либо значительных помех для Fermi . Тем не менее, исследовательская группа смогла выделить высокоэнергетические выбросы G106.3+2.7, проанализировав гамма-лучи, поступающие из последней части цикла.
Их подробный анализ в подавляющем большинстве случаев показывает, что протоны в ЭВ являются причиной мощного гамма-излучения, которое они наблюдали. Это исследование показало, что остатки сверхновых являются источником самых мощных космических лучей во Вселенной, хотя остаются некоторые вопросы. Хотя астрономы идентифицировали другие потенциальные источники PeVatron, включая активные галактические ядра (AGN), остатки сверхновых остаются в верхней части списка. Тем не менее, из примерно 300 известных остатков лишь немногие излучают гамма-лучи с такими энергиями.
«Пока что G106.3+2.7 уникальна, но она может оказаться самым ярким членом новой популяции остатков сверхновых, испускающих гамма-лучи, достигающие энергий ТэВ», — добавил Фанг. «Больше их может быть обнаружено в ходе будущих наблюдений Ферми и гамма-обсерваторий очень высоких энергий».
Дополнительная литература: NASA , Physical Review Letters
Нравится:
Нравится Загрузка…
Прорывная технология открывает происхождение космических лучей
Группа исследователей из Рурского университета Бохума (RUB) разработала новую замечательную программу для обнаружения неизвестных причин появления космических лучей. Причина высокоэнергетического излучения, попадающего на Землю из космоса, неизвестна уже целое столетие.
Команда разработала компьютерную программу, моделирующую перенос космических лучей в космосе. Это новое изобретение способно определить, какие небесные объекты заставляют лучи падать на поверхность Земли, вместо того, чтобы полагаться на теоретические модели.
Открытие космических лучей
Космические лучи — это форма высокоэнергетического излучения, исходящего с неизвестной территории за пределами Солнечной системы Земли. Они были обнаружены учеными 100 лет назад, и с тех пор исследователи пытаются выяснить, откуда они взялись.
Исследователи столкнулись с рядом проблем, пытаясь выяснить, откуда исходят лучи. Если смотреть с Земли днем, космические лучи просто кажутся идентичными небу. Это происходит потому, что свет Солнца рассеивается в атмосфере Земли и равномерно распространяется по всему небу.
Поскольку они взаимодействуют с космическими магнитными полями на пути к Земле, космическое излучение рассеивается до того, как успевает достичь Земли. Это означает, что все, что мы можем видеть в небе, — это равномерно освещенное изображение, поэтому причина высокоэнергетического излучения остается неизвестной.
Программа CRPropa
Программа моделирования была разработана в результате международного сотрудничества 17 исследователей из Германии, Испании, Нидерландов, Италии, Хорватии, Англии и Австрии.
Жюльен Дорнер, аспирант RUB, сказал: «Наша программа, известная как CRPropa, позволяет нам отслеживать траектории частиц от их образования до прибытия на Землю — и это для всех энергий, которые мы можем наблюдать с Земли».
«Мы также можем полностью объяснить взаимодействие частиц с материей и фотонными полями во Вселенной».
Программа не только моделирует распространение космических лучей, но также улавливает нейтрино и гамма-лучи, образующиеся в результате взаимодействия космических лучей.
Доктор Патрик Райхерцер, научный сотрудник RUB, объяснил: «В отличие от космических лучей, эти частицы-посланники можно наблюдать непосредственно из их источников, поскольку они приходят на Землю по прямому пути».
«Мы также можем использовать программное обеспечение для предсказания таких сигнатур от нейтрино и гамма-лучей от далеких галактик, таких как вспышки звезд или активные галактики».
Эта новая программа моделирования в настоящее время является самым передовым программным обеспечением для изучения космических лучей и позволяет исследователям открывать новые данные о Вселенной.