کشف ذره‌‌ای ناشناخته و مرموز

اخترشناسان یکی از پرانرژی‌ترین ذراتی که تاکنون به زمین رسیده را شناسایی کردند. نکتۀ عجیب این است که این ذره از یک ناحیه خلاء و خالی از هر شی پرانرژی می‌آید.

دانشمندان می‌گویند این پرتو کیهانی مرموز و ناشناخته‌ که در صحرای یوتا شناسایی شده، از بیرون از کهکشان راه شیری به اینجا رسیده‌ است. انرژی این ذره، ده‌ها میلیون برابر بیشتر از انرژی است که ذرات در برخورد دهنده سرن، شتاب می‌گیرند.

این ذره در ۲۷ ماه مه ۲۰۲۱ به اتسمفر بالای یوتا برخورد کرد و دانشمندان به کمک یک آرایه تلسکوپی در یوتا توانستند میزان انرژی آن را برآورد و محاسبه کنند. دانشمندان انرژی آن را در حدود ۲۴۴ اگزا الکترون‌ولت برآورد کردند. پر انرژی‌ترین ذره از این دست ذره «اوه مای گاد» نام دارد که در سال ۱۹۹۱ کشف شد. انرژی آن ۳۲۰ اگزا الکترون ولت بود. به گفته محققان، انرژی معمولی یک الکترون در شفق قطبی تنها ۵۰ هزار الکترون‌ولت است. این ذره با سرعت تقریبا ۹۹.۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۹۵۱ درصد سرعت نور به جو زمین کوبیده شد.

ذرۀ اوه مای گاد با چنین سرعتی، به دلیل پدیده‌ی نسبیتی اتساع زمان، از دیدگاه خودش می‌تواند فاصله‌ی ما تا نزدیک‌ترین همسایه‌مان، ستاره‌ پروکسیما قنطورس را در ۰.۴۳ میلی‌ثانیه بپیماید. در مدت زمانی که این جمله را می‌خوانید (زمان از دیدگاه خودش) هم می‌تواند به مرکز کهکشان راه شیری برسد. به راستی که اوه خدای من!

«پرتوهای کیهانی» در واقع ذراتی باردار هستند که در فضا جابه‌جا می‌شوند و به‌طور پیوسته به زمین برخورد می‌کنند. برخی از این پرتوهای کیهانی کم‌انرژی ممکن است از خورشید گسیل شوند و به زمین برخورد کنند اما پرتوهای بسیار پرانرژی، معمولا چندان متداول نیستند. دانشمندان بر این باورند که این ذرات بسیار پرانرژی از سایر کهکشان‌ها و منابعی در بیرون از کهکشان ما به زمین می‌آیند.

“جان متیوز” از دانشگاه یوتا، گفت: «در مورد ذره جدید، ما مسیر حرکت آن را تا منبعش دنبال کردیم و هیچ شی پر انرژی برای تولید آن نیافتیم. در واقع منبع آن نامشخص است.» حتی یک رویداد بزرگ مانند یک ابرنواختر به اندازه کافی قدرتمند نخواهد بود تا ذرات این چنینی را تولید کند و به نظر می‌رسد این ذره از «خلاء محلی» آمده، منطقه‌ای خالی در فضا واقع در مرز کهکشان راه شیری.

خاستگاه دقیق ذرات پرانرژی با وجود سال‌ها پژوهش و تحقیق، هنوز مشخص نیست. تصور دانشمندان عموما این است که این ذرات با پرانرژی‌ترین پدیده‌های کیهان، از جمله سیاهچاله‌ها، فوران‌‌های پرتو گاما و هسته‌های فعال کهکشانی مرتبط باشند، اما به نظر می‌رسد پرانرژی‌ترین ذراتی که تاکنون کشف‌ شده‌‌اند، از فضاهای خالی کیهان سرچشمه می‌گیرند!

همچنین پرتوهای کیهانی مایه‌ی دردسر هستند، زیرا: ۱- پرسرعتند، و بنابراین انرژی جنبشی بسیاری برای رفتن به این سو و آن سو دارند. ۲- بار الکتریکی دارند. یعنی می‌توانند نوکلئوتیدهای دی‌ان‌ای بیچاره‌ی ما را یونیده کنند، آنها را از هم بپاشند و گاهی به خطاهای همانندسازی یا تکثیر مهارناپذیر (چیزی که به نام سرطان می‌شناسیم) بیانجامند.

اتمسفر زمین تا حد زیادی از انسان در برابر هر گونه اثرات زیان‌بار ذرات کیهانی محافظت می‌کند. با این حال، پرتوهای کیهانی گاهی اوقات سبب بروز اشکالات رایانه‌ای می‌شوند. به گفته ناسا، این ذرات و به طور گسترده‌تر پرتوهای فضایی، خطر بیشتری را برای فضانوردان ایجاد می‌کنند و احتمال آسیب ساختاری به دی‌ان‌ای و تغییر بسیاری از فرآیندهای سلولی در آن‌ها وجود دارد.

محققان امیدوارند از امکانات آتی مانند گسترش آرایه تلسکوپ برای یافتن و مطالعه بیشتر این رویدادها و اطلاع از منبع احتمالی آنها استفاده کنند. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Science منتشر شده است.

منبع: بیگ بنگ