حل معمای منشأ ذره الهه خورشید

باشگاه خبرنگاران؛ جواد فراهانی - در سال ۲۰۲۱، دانشمندان ذره‌ای مرموز را شناسایی کردند که با انرژی ۴۰ میلیون برابر بیشتر از انرژی تولید شده توسط بزرگترین شتاب‌دهنده ذرات ساخته دست بشر، یعنی برخورددهنده بزرگ هادرونی، به زمین برخورد می‌کرد.

دانشمندان این ذره کیهانی غول‌پیکر را «آماتراسو» نامیدند، برگرفته از الهه خورشید در اساطیر ژاپنی، اما منشأ آن همچنان یک راز گیج‌کننده باقی ماند، به خصوص از آنجایی که تجزیه و تحلیل‌های اولیه نشان می‌داد که از یک منطقه کاملاً خالی از فضا که قادر به تولید چنین انرژی نیست، آمده است.

این ذره نوعی پرتو کیهانی است، نوعی ذره زیر اتمی باردار که تقریباً با سرعت نور در فضا حرکت می‌کند. آماتراسو پس از ذره «خدای من» که در سال ۱۹۹۱ کشف شد، دومین ذره کیهانی قدرتمندی است که تاکنون شناسایی شده است.

این ذرات پرانرژی بسیار نادر هستند، بنابراین دانشمندان مشتاقند منبع آنها را تعیین کنند. توضیحات فعلی نشان می‌دهد که آنها ممکن است از انفجار‌های ابرنواختری یا از مناطق مرکزی کهکشان‌ها، جایی که سیاهچاله‌های ابرپرجرم مواد اطراف را می‌بلعند، سرچشمه گرفته باشند.

چیزی که معمای آماتراسو را پیچیده‌تر می‌کرد این بود که تحلیل مسیر نشان می‌داد که این ذره از منطقه‌ای از فضا به نام «خلأ محلی» آمده است. این منطقه، همانطور که از نامش پیداست، کاملاً خالی است، هیچ کهکشان یا ستاره‌ای ندارد و فاقد محیط‌های خشنی است که قرار است چنین ذراتی را تولید کنند.

اینجا بود که دو محقق از موسسه فیزیک ماکس پلانک، فرانچسکا کاپل و نادین بوریچ، با استفاده از روشی جدید برای ردیابی مسیر ذره وارد عمل شدند. آنها به جای تکیه صرف بر جهت مبدا، تأثیر میدان‌های مغناطیسی در فضا را که می‌توانند مسیر آن را خم کنند، در نظر گرفتند و از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری پیشرفته و تکنیک‌های آماری سه‌بعدی برای مقایسه سناریو‌های مختلف با داده‌های واقعی استفاده کردند.

نتیجه شگفت‌انگیز بود. محققان می‌گویند که آماتراسو آنطور که در ابتدا تصور می‌شد از خلأ محلی نیامده است، بلکه به احتمال زیاد از یک کهکشان نزدیک که در حال تشکیل ستاره است، مانند M۸۲، سرچشمه گرفته است. به عبارت دیگر، مسیری که به نظر می‌رسید از یک خلأ سرچشمه گرفته، صرفاً یک توهم نوری بوده است. ذره در واقع مسافت طولانی‌تری را طی کرده و با میدان‌های مغناطیسی مواجه شده که مسیر آن را تغییر داده‌اند.

این مطالعه نقشه‌های احتمالی را تولید کرد که محتمل‌ترین مکان‌های منبع ذره را در خارج از خلأ محلی مشخص می‌کند. اما مهم‌تر از حل معمای یک ذره، این روش تحلیلی جدید می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا بفهمند جهان کجا و چگونه این ذرات فوق انرژی را تولید می‌کند.

کیبل می‌گوید: «کاوش در این پرتو‌های کیهانی به ما کمک می‌کند تا بفهمیم جهان چگونه می‌تواند ماده را به چنین انرژی‌های عظیمی شتاب دهد و همچنین محیط‌هایی را شناسایی کنیم که بتوانیم رفتار ماده را در شرایط شدید مطالعه کنیم.» «هدف ما توسعه روش‌های تحلیلی پیشرفته برای استخراج بیشترین ارزش از داده‌های موجود و دستیابی به درک عمیق‌تر از منابع بالقوه این ذرات پرانرژی است.»

منبع: Space.com