ఆక్స్ఫర్డ్ విశ్వవిద్యాలయం నేతృత్వంలోని అంతర్జాతీయ శాస్త్రవేత్తల బృందం, స్విట్జర్లాండ్లోని సెర్న్లో ప్రయోగశాలలో ప్లాస్మా ఫైర్బాల్లను పునఃసృష్టిస్తూ ఒక మార్గదర్శక ప్రయోగాన్ని నిర్వహించింది. పరిశోధకులు బ్లేజర్లు, సుదూర సూపర్ మాసివ్ బ్లాక్ హోల్స్ ద్వారా విడుదలయ్యే సాపేక్ష జెట్ల మాదిరిగానే పరిస్థితులను అనుకరించారు.
ప్లాస్మాలోని అస్థిరతలు ఆశించిన శక్తిని వెదజల్లడానికి చాలా బలహీనంగా ఉన్నాయని ఫలితాలు సూచిస్తున్నాయి. ఈ ఆవిష్కరణ, నక్షత్రమండలాల మద్యవున్న అయస్కాంత క్షేత్రాలు కణాలను విక్షేపం చేస్తాయని పరికల్పనను బలపరుస్తుంది, కొన్ని గామా కిరణాలు భూమిని ఎందుకు చేరుకోలేదో వివరిస్తుంది.
ఎలక్ట్రాన్-పాజిట్రాన్ జతల కిరణాలను రూపొందించడానికి ఈ ప్రయోగం సెర్న్ యొక్క సూపర్ ప్రోటాన్ సింక్రోట్రోన్ను ఉపయోగించింది. ఈ కిరణాలు ప్లాస్మా ప్రాంతం గుండా వెళతాయి, సంబంధిత దూరాల్లో స్థిరంగా ఉంటాయి.
ఖగోళ సమస్య యొక్క సందర్భం
బ్లేజర్లు టెరాఎలెక్ట్రాన్ వోల్ట్ పరిధిలో అధిక-శక్తి గామా కిరణాలను విడుదల చేస్తాయి. ఈ కిరణాలు కాస్మిక్ మైక్రోవేవ్ నేపథ్యంతో సంకర్షణ చెందుతాయి, గిగాఎలెక్ట్రాన్ వోల్ట్ పరిధిలో తక్కువ శక్తి గామా కిరణాలను ఉత్పత్తి చేసే కణాల క్యాస్కేడ్లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.
ఫెర్మీ ఉపగ్రహం వంటి అబ్జర్వేటరీలు అధిక-శక్తి కిరణాలను గుర్తిస్తాయి, కానీ తక్కువ శ్రేణిలో ఆశించిన సిగ్నల్ను కనుగొనలేదు. ఈ లేకపోవడం ఖగోళ భౌతిక శాస్త్రంలో మిస్సింగ్ లైట్ ప్రాబ్లమ్గా పిలువబడే దీర్ఘ-కాలపు ఎనిగ్మాను సూచిస్తుంది.
దృగ్విషయాన్ని వివరించడానికి రెండు ప్రధాన పరికల్పనలు పోటీ పడ్డాయి. జెట్ల ప్లాస్మాలోని అస్థిరతలు క్యాస్కేడ్ల శక్తిని వెదజల్లుతాయని ఒకరు సూచించారు. మరొకటి నక్షత్రమండలాల మద్యవున్న ప్రదేశంలో ఉండే అయస్కాంత క్షేత్రాల వల్ల కలిగే విచలనాన్ని సూచించింది.
నిర్వహించిన ప్రయోగం వివరాలు
సెర్న్ యొక్క హైరాడ్మ్యాట్ సదుపాయంలో ఉన్న మీటరు పొడవు గల ప్లాస్మా చాంబర్లోకి శాస్త్రవేత్తలు ఎలక్ట్రాన్లు మరియు పాజిట్రాన్ల కిరణాలను ఇంజెక్ట్ చేశారు. కిరణాలు వాటి స్వంత ముఖ్యమైన అయస్కాంత క్షేత్రాలను ఉత్పత్తి చేయకుండా ఇరుకైన మరియు సమాంతరంగా ఉన్నాయి.
OSIRIS కోడ్తో నిర్వహించబడిన కాంప్లిమెంటరీ కంప్యూటేషనల్ సిమ్యులేషన్లు, గమనించిన ప్రవర్తనను నిర్ధారించాయి. పాజిట్రాన్లు తంతువులలో కేంద్రీకృతమై ఉండగా, ఎలక్ట్రాన్లు నియంత్రిత పద్ధతిలో చెదరగొట్టబడ్డాయి.
- కాస్మోలాజికల్ స్కేల్స్కు సమానమైన దూరాల వద్ద బీమ్ స్థిరత్వాన్ని నిర్వహించడం;
- జెట్లను బలహీనపరిచే సామర్థ్యం గల బలమైన అస్థిరతలు లేకపోవడం;
- తప్పిపోయిన కాంతిని వివరించడానికి ప్లాస్మా తగినంత శక్తిని గ్రహించదని నిర్ధారణ.
ఈ పరిశోధనలు అస్థిరతల కారణంగా వెదజల్లే ఆలోచనను ప్రధాన కారణంగా తిరస్కరించాయి.
నక్షత్రమండలాల మద్యవున్న అయస్కాంత క్షేత్రాలకు చిక్కులు
ప్రయోగశాలలో గమనించిన స్థిరత్వం గెలాక్సీల మధ్య ఖాళీలో బలహీనమైన కానీ విస్తృతమైన అయస్కాంత క్షేత్రాలను సూచిస్తుంది. ఈ ఫీల్డ్లు ఎలక్ట్రాన్-పాజిట్రాన్ జతలను మరియు ఫలితంగా వచ్చే గామా కిరణాలను విక్షేపం చేస్తాయి, ఇవి భూమి-ఆధారిత డిటెక్టర్లను చేరకుండా నిరోధిస్తాయి.
ఈ ఫీల్డ్ల మూలం అదనపు సైద్ధాంతిక సవాలును సూచిస్తుంది. ప్రారంభ విశ్వం చాలా ఏకరీతిగా ఉంది, ఇది అటువంటి విస్తారమైన ప్రమాణాలపై అయస్కాంతత్వాన్ని ఉత్పత్తి చేయడం కష్టతరం చేస్తుంది.
భవిష్యత్ పరిశోధన ప్రారంభ కాస్మోస్లో ద్రవ్యోల్బణ విధానాలు లేదా పరివర్తన దశలను అన్వేషించగలదు. ఇటువంటి ప్రక్రియలు ప్రారంభ క్వాంటం హెచ్చుతగ్గులను విస్తరించగలవు, పరోక్షంగా గమనించిన ఫీల్డ్లను సృష్టిస్తాయి.
బృందం మరియు సహకారాలు పాల్గొన్నాయి
ఆక్స్ఫర్డ్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన ప్రొఫెసర్ జియాన్లూకా గ్రెగోరి ఈ ప్రాజెక్ట్కి నాయకత్వం వహించారు. అతను యునైటెడ్ కింగ్డమ్ యొక్క సెంట్రల్ లేజర్ ఫెసిలిటీ మరియు సెర్న్ వంటి సంస్థల నుండి ప్రయత్నాలను సమన్వయం చేశాడు.
సహకారిలలో స్ట్రాత్క్లైడ్ విశ్వవిద్యాలయం, రోచెస్టర్ విశ్వవిద్యాలయం మరియు లారెన్స్ లివర్మోర్ నేషనల్ లాబొరేటరీ నిపుణులు ఉన్నారు. మాక్స్ ప్లాంక్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఫర్ న్యూక్లియర్ ఫిజిక్స్ మరియు ఇన్స్టిట్యూట్ సుపీరియర్ టెక్నికో డి లిస్బోవా పరిశోధకులు కూడా చురుకుగా పాల్గొన్నారు.
- ప్రొఫెసర్ బాబ్ బింగ్హామ్, లేజర్లు మరియు ప్లాస్మాలో నిపుణుడు;
- ప్రొఫెసర్ సుబీర్ సర్కార్, కణ ఖగోళ భౌతిక శాస్త్రంపై దృష్టి సారించారు;
- యాక్సిలరేటర్ను ఆపరేట్ చేయడానికి బాధ్యత వహించే సెర్న్ సాంకేతిక బృందాలు.
సంస్థాగత వైవిధ్యం ప్రయోగం, అనుకరణ మరియు సిద్ధాంతం మధ్య పరిపూరకరమైన విధానాలకు హామీ ఇస్తుంది.
సెర్న్లో సాంకేతిక పురోగతి
ప్రయోగంలో ఉపయోగించిన సూపర్ ప్రోటాన్ సింక్రోట్రోన్, కణాలను లార్జ్ హాడ్రాన్ కొలైడర్ వంటి సౌకర్యాలలోకి ఇంజెక్ట్ చేసే ముందు సాపేక్ష శక్తులకు వేగవంతం చేస్తుంది. HiRadMat ఇన్స్టాలేషన్ తీవ్రమైన పరిస్థితుల్లో పదార్థాలను పరీక్షించడానికి అనుమతిస్తుంది.
అధునాతన రోగనిర్ధారణ పద్ధతులు నిజ సమయంలో కిరణాల ప్రవర్తనను పర్యవేక్షించాయి. సెన్సార్లు మిల్లీమీటర్ ఖచ్చితత్వంతో విద్యుదయస్కాంత ఉద్గారాలను మరియు కణ పథాలను సంగ్రహించాయి.
ఈ సామర్థ్యాలు ఖగోళ భౌతిక ప్లాస్మా భౌతిక శాస్త్రంలో కొత్త అధ్యయనాలకు తలుపులు తెరుస్తాయి. ఇలాంటి ప్రయోగాలు బ్లాక్ హోల్స్ లేదా సూపర్నోవా పేలుళ్లకు సంబంధించిన దృశ్యాలను పరీక్షించగలవు.
భవిష్యత్ పరిశీలనల కోసం దృక్కోణాలు
చెరెన్కోవ్ టెలిస్కోప్ అర్రే వంటి కొత్త-తరం టెలిస్కోప్లు గామా కిరణాలకు ఎక్కువ సున్నితత్వాన్ని వాగ్దానం చేస్తాయి. వారు అయస్కాంత క్షేత్రాల వల్ల కలిగే విచలనాల పరోక్ష సంకేతాల కోసం వెతకగలరు.
నక్షత్రమండలాల మద్యవున్న అయస్కాంతత్వాన్ని మ్యాపింగ్ చేయడానికి అంకితమైన ఉపగ్రహాలు కూడా ప్రణాళిక చేయబడుతున్నాయి. CERN డేటాతో కలిపి ప్రాజెక్ట్లు కాస్మోలాజికల్ మోడల్లను మెరుగుపరచడంలో సహాయపడతాయి.
ప్రయోగశాల ఫలితాలను అంతరిక్ష పరిశీలనలతో సమగ్రపరచడం పురోగతిని వేగవంతం చేస్తుంది. పరిశీలించదగిన విశ్వం యొక్క చిక్కులను పరిష్కరించడానికి ఇంటర్ డిసిప్లినరీ పరిశోధన చాలా అవసరం.
ప్రధాన ఫలితాలు మరియు వివరణలు
ప్రయోగశాలలో పునర్నిర్మించబడిన ప్లాస్మా ఫైర్బాల్లు అనుకరణ పరిస్థితులలో స్థిరంగా ఉంటాయని ప్రయోగం నిరూపించింది. ఈ స్థిరత్వం తక్కువ-శక్తి గామా కిరణాలు లేకపోవడానికి ప్రధాన వివరణగా స్థానిక వెదజల్లడాన్ని మినహాయిస్తుంది.
ప్రిమోర్డియల్ అయస్కాంత క్షేత్రాలు అత్యంత సంభావ్య అభ్యర్థులుగా ఉద్భవించాయి. దీని ఉనికి కణ భౌతికశాస్త్రం యొక్క ప్రామాణిక నమూనాకు సాధ్యమైన పొడిగింపులను సూచిస్తుంది.
శాస్త్రీయ సంఘం డేటాను జాగ్రత్తగా ఆశావాదంతో స్వీకరిస్తుంది. ఇతర యాక్సిలరేటర్లలో స్వతంత్ర ధృవీకరణలు ప్రస్తుత తీర్మానాలను బలపరుస్తాయి.