अंतरिक्ष दूरबीन से ब्रह्मांडीय पैटर्न का पता चलता है जिसने एक सदी से भी अधिक समय से वैज्ञानिकों को आकर्षित किया है

एक अंतरिक्ष दूरबीन ने ब्रह्मांडीय कणों में एक सार्वभौमिक पैटर्न का पता लगाया है जिसे शोधकर्ता 1912 से पहचानने की कोशिश कर रहे हैं। DAMPE उपग्रह ने प्रकाश प्रोटॉन से लेकर लौह नाभिक तक कई ब्रह्मांडीय किरण नाभिकों में एक ही विशेषता पाई है। दशकों की वैज्ञानिक बहस के बाद, नेचर जर्नल में प्रकाशित खोज अंततः यह खुलासा कर सकती है कि इन कणों को ब्रह्मांड के माध्यम से कैसे त्वरित और स्थानांतरित किया जाता है।

शोध एक सामान्य भौतिक सिद्धांत की ओर इशारा करता है जो इन सभी कणों के व्यवहार को नियंत्रित करता है, चाहे उनका द्रव्यमान या संरचना कुछ भी हो। वैकल्पिक मॉडलों के विरुद्ध इस सिद्धांत को मान्य करते हुए वैज्ञानिकों ने 99.999% आत्मविश्वास का स्तर हासिल किया, जो आधुनिक खगोल भौतिकी के लिए एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है।

वह पैटर्न जो सभी कणों में दिखाई देता है

DAMPE डेटा ने कई प्रकार की कॉस्मिक किरणों में वर्णक्रमीय नरमी नामक एक घटना का खुलासा किया। ज्ञात कणों की संख्या एक निश्चित कठोरता सीमा के बाद अचानक कम हो जाती है, विशेष रूप से 15 टेराइलेक्ट्रॉनवोल्ट के आसपास। यह तीव्र कमी प्रोटॉन, हीलियम, कार्बन, ऑक्सीजन और लोहे में लगातार दिखाई देती है।

जिनेवा विश्वविद्यालय में परमाणु और कण भौतिकी विभाग में एसोसिएट प्रोफेसर और अध्ययन के सह-लेखक एंड्री टाइखोनोव ने इन कणों की संरचना और उनके ऊर्जा स्तर के बारे में बताया:

• प्रोटॉन: ब्रह्मांडीय किरणों के प्राथमिक कण
• हीलियम, कार्बन, ऑक्सीजन और लौह नाभिक: द्वितीयक घटक
• कम ऊर्जा: कुछ अरब इलेक्ट्रॉन वोल्ट तक
• मध्यवर्ती ऊर्जा: कुछ अरब से कई सौ अरब इलेक्ट्रॉन वोल्ट तक
• उच्च ऊर्जा: 1,000 अरब इलेक्ट्रॉन वोल्ट से ऊपर

टेराइलेक्ट्रॉनवोल्ट में मापी गई कठोरता यह बताती है कि एक आवेशित कण अंतरिक्ष में यात्रा करते समय चुंबकीय क्षेत्र द्वारा झुके जाने का कितनी दृढ़ता से प्रतिरोध करता है। यह गुण प्रति न्यूक्लियॉन ऊर्जा की तुलना में अधिक मौलिक साबित हुआ, एक अवधारणा जिसने अधिकांश पिछले शोधों को निर्देशित किया।

सदियों पुरानी खोज ख़त्म हुई

कॉस्मिक किरणें आवेशित कण हैं जो आकाशगंगा के माध्यम से अत्यधिक उच्च ऊर्जा पर यात्रा करते हैं। वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि वे हिंसक खगोलीय घटनाओं से उत्पन्न होते हैं, जिनमें सुपरनोवा विस्फोट, पल्सर और ब्लैक होल द्वारा उत्सर्जित जेट शामिल हैं। सौ से अधिक वर्षों से, शोधकर्ताओं ने इन कणों के त्वरण और परिवहन के सटीक तंत्र पर बहस की है।

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DAMPE टेलीस्कोप, जिसका संक्षिप्त नाम डार्क मैटर पार्टिकल एक्सप्लोरर है, को डार्क मैटर का पता लगाने के प्रारंभिक उद्देश्य के साथ दिसंबर 2015 में लॉन्च किया गया था। तब से एकत्र किए गए डेटा ने उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों के बारे में अभूतपूर्व मात्रा में जानकारी प्रदान की है। उपग्रह के कक्षीय मिशन ने निरंतर अवलोकनों को सक्षम किया जिससे ऐसे पैटर्न का पता चला जिन्हें जमीन-आधारित उपकरणों से पता लगाना असंभव था।

कैसे कठोरता सार्वभौमिक व्यवहार की व्याख्या करती है

DAMPE अवलोकन दृढ़ता से समर्थन करते हैं कि ब्रह्मांडीय किरणें न्यूक्लियॉन की संख्या से विभाजित ऊर्जा के बजाय कठोरता से आकार लेती हैं। इस अंतिम मीट्रिक पर आधारित पुराने मॉडल पिछले दस वर्षों में उपग्रह द्वारा एकत्र किए गए डेटा के साथ अच्छी तरह फिट नहीं बैठते हैं। यह खोज अत्यधिक खगोलीय वातावरण में कण त्वरण के वर्तमान मॉडल पर अधिक कठोर सीमाएं लगाती है।

शोधकर्ताओं का कहना है कि निष्कर्ष यह बेहतर ढंग से समझने में मदद करते हैं कि अंतरतारकीय अंतरिक्ष में जाने से पहले ब्रह्मांडीय किरणें अपनी विशाल ऊर्जा कैसे प्राप्त करती हैं। इस तंत्र को समझना हिंसक ब्रह्मांडीय घटनाओं की गतिशीलता को समझने के लिए मौलिक है। चुंबकीय क्षेत्र, आघात तरंगों और हिंसक ब्रह्मांडीय घटनाओं द्वारा निभाई गई भूमिका पर अभी भी आंशिक रूप से बहस चल रही है, लेकिन अब और अधिक ठोस सबूत के साथ।

यह शोध कण खगोल भौतिकी में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है। यह प्रदर्शित करके कि विभिन्न प्रकार की ब्रह्मांडीय किरणें एक ही सार्वभौमिक भौतिक नियम का पालन करती हैं, वैज्ञानिकों ने यह समझने के लिए नए दृष्टिकोण खोले हैं कि प्रकृति ब्रह्मांड के माध्यम से अत्यधिक ऊर्जा वाले कणों को कैसे गति देती है और स्थानांतरित करती है।