يكشف التلسكوب الفضائي عن نمط كوني أثار اهتمام العلماء لأكثر من قرن من الزمان

اكتشف تلسكوب فضائي نمطًا عالميًا في الجسيمات الكونية، سعى الباحثون إلى تحديده منذ عام 1912. وقد وجد القمر الصناعي DAMPE نفس الميزة في العديد من نوى الأشعة الكونية، بدءًا من البروتونات الخفيفة إلى نوى الحديد. وقد يكشف هذا الاكتشاف، الذي نُشر في مجلة Nature، أخيرًا عن كيفية تسريع هذه الجسيمات ونقلها عبر الكون بعد عقود من الجدل العلمي.

ويشير البحث إلى مبدأ فيزيائي مشترك يحكم سلوك كل هذه الجسيمات، بغض النظر عن كتلتها أو تركيبها. حقق العلماء مستوى ثقة بنسبة 99.999% عند التحقق من صحة هذه النظرية مقابل النماذج البديلة، مما خلق علامة فارقة مهمة في الفيزياء الفلكية الحديثة.

النمط الذي يظهر في جميع الجزيئات

كشفت بيانات DAMPE عن ظاهرة تسمى التليين الطيفي في عدة أنواع من الأشعة الكونية. ينخفض ​​عدد الجسيمات المكتشفة فجأة بعد عتبة صلابة معينة، وتحديدًا حوالي 15 تيرا إلكترون فولت. يظهر هذا الانخفاض الحاد باستمرار في البروتونات والهيليوم والكربون والأكسجين والحديد.

وأوضح أندريه تيخونوف، الأستاذ المشارك في قسم الفيزياء النووية والجسيمات بجامعة جنيف والمؤلف المشارك للدراسة، تركيب هذه الجسيمات ومستويات الطاقة الخاصة بها:

• البروتونات: الجسيمات الأولية للأشعة الكونية
• نوى الهيليوم والكربون والأكسجين والحديد: مكونات ثانوية
• طاقة منخفضة: تصل إلى بضعة مليارات من الإلكترون فولت
• الطاقة المتوسطة: من بضعة مليارات إلى عدة مئات من مليارات الإلكترون فولت
• الطاقة العالية: أكثر من 1000 مليار إلكترون فولت

تصف الصلابة، التي تقاس بوحدة تيرا إلكترون فولت، مدى قوة مقاومة الجسيم المشحون للانحناء بفعل المجالات المغناطيسية أثناء انتقاله عبر الفضاء. أثبتت هذه الخاصية أنها أكثر أهمية من الطاقة لكل نيوكليون، وهو المفهوم الذي استرشد به معظم الأبحاث السابقة.

انتهت مهمة عمرها قرون

الأشعة الكونية هي جسيمات مشحونة تنتقل عبر المجرة بطاقة عالية للغاية. ويعتقد العلماء أنها تنشأ من ظواهر فيزيائية فلكية عنيفة، بما في ذلك انفجارات المستعرات الأعظم والنجوم النابضة والنفاثات المنبعثة من الثقوب السوداء. لأكثر من مائة عام، ناقش الباحثون الآليات الدقيقة لتسريع ونقل هذه الجسيمات.

Leia Tambem

يحتاج المهاجم ليونيل ميسي إلى تمريرتين حاسمتين لمعادلة الرقم القياسي التاريخي لبيليه في كأس العالم

تم القبض على شركة Green Bay Packers التي تدير جوش جاكوبس في ولاية ويسكونسن بتهمة العنف المنزلي

ثروات كريستيانو رونالدو وليونيل ميسي تتجاوز الملعب باستثمارات تبلغ مليار دولار

تم إطلاق تلسكوب DAMPE، واسمه المختصر Dark Matter Particle Explorer، في ديسمبر 2015 بهدف أولي هو اكتشاف المادة المظلمة. وقد وفرت البيانات التي تم جمعها منذ ذلك الحين كمية غير مسبوقة من المعلومات حول الأشعة الكونية عالية الطاقة. أتاحت المهمة المدارية للقمر الصناعي عمليات رصد مستمرة كشفت عن أنماط يستحيل اكتشافها باستخدام الأجهزة الأرضية.

كيف تفسر الصلابة السلوك العالمي

تدعم ملاحظات DAMPE بقوة أن الأشعة الكونية تتشكل من خلال الصلابة وليس الطاقة مقسومة على عدد النيوكليونات. النماذج القديمة المبنية على هذا المقياس الأخير لا تتناسب بشكل جيد مع البيانات التي جمعها القمر الصناعي على مدى السنوات العشر الماضية. يفرض هذا الاكتشاف حدودًا أكثر صرامة على النماذج الحالية لتسارع الجسيمات في البيئات الفيزيائية الفلكية القاسية.

ويقول الباحثون إن النتائج تساعد على فهم أفضل لكيفية اكتساب الأشعة الكونية لطاقتها الهائلة قبل عبور الفضاء بين النجوم. إن فهم هذه الآلية أمر أساسي لفهم ديناميكيات الظواهر الكونية العنيفة. لا يزال الدور الذي تلعبه المجالات المغناطيسية وموجات الصدمة والأحداث الكونية العنيفة محل نقاش جزئي، ولكن الآن مع وجود أدلة أكثر صلابة.

يمثل البحث تقدمًا كبيرًا في الفيزياء الفلكية للجسيمات. ومن خلال إثبات أن الأنواع المختلفة من الأشعة الكونية تتبع نفس القاعدة الفيزيائية العالمية، فتح العلماء آفاقًا جديدة لفهم كيفية تسارع الطبيعة ونقل الجسيمات ذات الطاقات القصوى عبر الكون.