Кафедра фундаментальных взамодействий и космологии

Источники и состав космических лучей ультравысоких энергий

Для студентов 4 курса

Научный руководитель: Кузнецов Михаил Юрьевич (m.yu.kuzn@gmail.com)

Краткое описание: Одной из самых долгостоящих нерешенных проблем астрофизики является происхождение космических лучей ультравысоких энергий (КЛУВЭ) - заряженных частиц с энергиями до ~10^20 эВ приходящих из космоса. Их источники до сих пор неизвестны, а по массовому составу (т.е. по типу приходящих частиц) имеются противоречивые данные. Такая ситуация вызвана комплексом связанных проблем: заряженные частицы отклоняются в галактических и внегалактических магнитных полях, величина и морфология которых также плохо известны, а изучение массового состава космических лучей затруднено недостоверностью знания физики адронов на столь высоких энергиях (превышающих энергии LHC более чем на порядок). Дополнительным фактором усложняющем задачу оказывается очень малая статистика детектированных КЛУВЭ (порядка десятков тысяч при энергиях > 10^19 eV в крупнейшем на сегодня эксперименте Pierre Auger). В этих условиях ценной оказывается любая дополнительная информация которую можно извлечь из данных о событиях КЛУВЭ - направлениях их прихода, энергии и приблизительном массовом составе. В настоящей работе предлагается реализовать один из двух независимых подходов к этой проблеме, использующих один и тот же математический формализм описанный в работе [1] и тот же программный код. В первом подходе предлагается исследовать лайклихуд распределения КЛУВЭ по небесной сфере относительно распределения их ожидаемых источников (крупномасштабной структуры Вселенной) и таким образом разработать новый способ ограничения концентрации источников КЛУВЭ в локальной Вселенной. Во втором подходе предлагается использовать похожий лайклихуд, содержащий также информацию о галактическом магнитном поле, для уточнения массового состава КЛУВЭ. Разработанные методы можно будет примененить к данным эксперимента Telescope Array и к недавно опубликованным данным эксперимента Pierre Auger. Предполагается наличие базовых навыков программирования, также плюсом будет знакомство с языком C/C++. [1] M.Yu.Kuznetsov and P.G.Tinyakov, UHECR mass composition at highest energies from anisotropy of their arrival directions, JCAP 04, 065 (2021), [arXiv:2011.11590 [astro-ph.HE]]

Список тем не полон, спрашивайте наличие актуальных тем также у заинтересовавших Вас научных руководителей.