რეკორდსმენი სხივები

 დედამიწა კოსმოსურ ბომბარდირებას განიცდის… არა, ეს არ არის ციტატა ფანტასტიკური ჟანრის ფილმიდან, არამედ რეალობაა – ჩვენს პლანეტას ღრმა კოსმოსიდან მომავალი დამუხტული ნაწილაკები მუდმივად ბომბავენ. ატმოსფეროს გაზებთან შეჯახების მერე კოსმოსური სხივები ბირთვული რეაქციების განტოტვილ ჯაჭვს წარმოქმნის, შემდგომი დაშლის უამრავი მეორადი პროდუქტების გაჩენით. ატმოსფეროში შემოფრენილი პროტონი ათულობით ტერაელექტრონვოლტი ენერგიით, სხვა მაღალი ენერგიების ნაწილეკებს წარმოქმნის, ეს უკანასკნელნი კი გარემო ატომებზე გაიბნევა და შემდეგი თაობის ნაწილაკებს აჩენს. შედეგად, ჰაერში ნაწილაკების კასკადური წარმოქმნა ხდება, რომელთა უმრავლესობა არასტაბილურია და მალევე იშლება. ასე ჩნდება მრავალნაწილაკური ატმოსფერული ”წვიმები”.

 ნახევარ საუკუნზე მეტი ხნის წინ ამერიკელმა ფიზიკოსებმა ფართო კოსმოსური წვიმა დაარეგისტრირეს, რომელიც 100 ექსაელექტრონვოლტი(ეევ)!!! ენერგიის ნაწილაკმა გააჩინა. მას შემდეგ მხოლოდ ათეულობით ასეთი მასშტაბის მოვლენა დაფიქსირდა. რეკორდი 1991 წლის 15 ოქტომბერს იქნა დამყარებული, როცა დეტექტორმა Fly’s Eye(ა.შ.შ. იუტა) 320 ეევ, ანუ 52 ჯოული ენერგიის მქონე ნაწილაკისგან გაჩენილი წვიმა დააფიქსირა(ასეთი კინეტიკური ენერგია აქვს 160 კმ/სთ. სიჩქარით მოძრავ ტენისის ბურთს).

 ახლა ასეთ ნაწილაკებს მხოლოდ სამ ადგილზე სწავლობენ – ეს არის ოჟეს სახელობის ობსერვატორია, 2007 წლიდან Telescope Array  შტატ იუტაში და დანადგარი ШАЛ-ი სოფელ ოტკემცისთან იაკუტიის ახლოს(სამიდან ერთდ-ერთი, მიუონური დეტექტოებით). ამ ნაწილაკთა წარმომავლობა ჯერჯერობით დაუდგენელია. არც ისაა ზუსტად ცნობილი, რომ ყველა ისინი პროტონები, ალფა-ნაწილაკები ან მეტალის ბირთვებია(ატომი). ყველაზე უფრო გავრცელებული ვერსიით, ისინი გალაქტიკების აქტიურ ბირთვებში ჩნდება. თუმცა არსებობს სხვა ახსნაც, გამა-ანთება, აკრეციული პროცესები ძლიერი მაგნიტური ველის მქონე ნეიტრონულ ვარსკვლავებთან, შავი ხვრელების შერწყმა და ბნელი მატერიის ჰიპოთეტური მძიმე ნაწილაკების დაშლა ან კიდევ უფრო ჰიპოთეტური, სივრცის ტოპოლოგიური დეფექტების დეზინტეგრცია, რომელიც დიდი აფეთქების ეპოქიდან მოდის.

 როგორც არ უნდა იყოს, ასეულობით ეევ. ენერგიების პროტონების წყაროები ჩვენი გალქტკიდან არც თუ ისე შორს მდებარეობს – ყოველ შემთხვევაში, არა კოსმოლოგიურ დისტანციებზე. კოსმოსში მოგაზურობისას, ისინი მიკროტალღური რელიქტური გამოსხივების კვანტებთან ურთიერთქმედებენ, რომელთა სიმკვრივე 400 ფოტონია 1 სმ3-ში. ეს შეჯახებები პიონების(სუბატომური ნაწილაკები, ყველაზე მცირე მასის მეზონები, შედგებიან ორი კვარკისგან) გაჩენას იწვევს, როგორც დადებითი, ასევე ნეიტრალურებისაც. დამუხტული პიონი ნეიტრონთან ერთად ჩნდება, რომლის მერე ორივე ნაწილაკი იშლება – პირველი ძალიან სწრაფად, მეორე რამდენიმე წუთში. ნეიტრალური პიონი, რომელიც კიდევ უფრო სწრაფად იშლება, პროტონთან ერთად ჩნდება, რომლის ენერგია ”მშობელ” ნაწილაკზე ნაკლებია. შედეგად, წყაროდან 50 მეგაპარსეკზე(160 მლნ. სინათლის წელი) მეტ დისტანციაზე 50 ეევ. ენერგიის პროტონები აღარ რჩება. ეს ეფექტი სამოციან წლებში კორნელის უნივერსიტეტის პროფესორმა კენეთ გრეიზენმა იწინასწარმეტყველა.

3000 კვადრატულ კილომეტრზე გაშლილი ოჟეს ობსერვატორიის 1600 დეტექტორიდან ერთ-ერთი.

 ბარიონები – ელემენტარულ ნაწილაკთა ოჯახი, ძლიერ ურთიერთქმედებაში მონაწილე ფერმიონები, შედგება 3 კვარკისაგან(ჯერჯერობით დაუმტკიცებელი ვარაუდია, რომ არსებობენ ბარიონები 5 და მეტი რაოდენობის კვარკებით, პენტაკვარკები). ბარიონები მეზონებთან ერთად(ეს უკანასკნელი შედგება 2 კვარკისაგან) ქმნიან ელემენტალურ ნაწილაკთა ჯგუფს, რომლებიც მონაწილეობენ ძლიერ ურთიერთქმედებაში და წარმოადგენენ ჰადრონებს(ჰადრონები არ არიან ჭეშმარიტად ელემენტარულნი, მათ გააჩნიათ შიდა სტრუქტურა). ბარიონულია ჩვენთვის ცნობილი ნორმალური ნივთიერება, მატერია, რომელიც შედგება პროტონების, ნეიტრონებისა და ელექტრონებისგან. არსებობს ბარიონული ანტიმატერიაც. ყველაზე მძიმე ბარიონი, ომეგა-ჰიპერიონი 1,8-ჯერ მძიმეა პროტონზე.

კვალში ჩადგომა

 ულტრარელატივისტური ბარიონები გალაქტიკათშორისი მაგნიტური ველებით სუსტად გადაიხრება, ასე რომ მათი ტრაექტორიები, დაახლოებით, წყაროს მიმართულებისკენ მიუთითებს. ასტრონომები ასეთნაირად თვითონ წყაროებზე გასვლას ცდილობენ, თუმცა რაიმე განსაკუთრებული შედეგების გარეშე. ამ ამოცანის ამოხსნის გასაადვილებლად, მეტი რაოდენობის ზემაღლი ენერგიების ნაწილაკების რეგისტრირებაა საჭირო. ამასათვის საერთაშორისო პროექტი JEM-EUSO(Japanese Experiment Module — Extreme Universe Space Observatory)-ა გამიზნული, რომელიც საერთაშორისო კოსმოსური სადგურის იაპონურ ნაწილში უნიკალურ ფართოკუთხიან ტელესკოპს განათავსებს. ეს აპარატი ულტრაიისფერი დიაპაზონის ფოტონებს უდარაჯებს, რომლებიც ატმოსფეროში ათეულობით და ასეულობით ეევ. ენერგიის მქონე ნაწილაკების მიერ წარმოქმნილ წვიმებში ჩნდება. ტელესკოპს დამზერის ფართო კუთხე ექნება და გაცილებით მეტ ნაწილაკს დაარეგისტრირებს(ნასამ პროექტში მონაწილეობაზე უარი განაცხადა, ამიტომ პროექტის ბედი გაურკვეველია).

ახალი ფიზიკის გზაზე

 უკანასკნელ წლებში კოსმოსური სხივები ფუნდამენტური ფიზიკის ინტერესებში ისევ დაბრუნდნენ. რუსულ თანამგზავრზე დაყენებული დეტექტორების კომპლექსმა PAMELA-მ, გარკვეული ენერგიების პოზიტრონების ჭარბი რაოდენობა დააფიქსირა. არსებობს ეჭვები, რომ ”ზედმეტი” პოზიტრონები ჯერ კიდევ აღმოუჩენელი ბნელი მატერიის ნაწილაკების ანიჰილაციით ჩნდება. თუ ეს ეჭვები დადასტურდა, კოსმოსურ სხივებზე დაკვირვებებით, მათ შესახებ მეტი ინფორმაციის მიღების შანსები გაჩნდება.

 მეორე ვარიანტი იმაში მდგომარეობს, რომ მაღალი ენერგიების კოსმოსური ნაწილაკები დიდი ადრონული კოლაიდერის თავისებური დამატება გახდეს. თუ ფართო ჭავლის(წვიმის) სხვადასხვა კომპონენტების დეტალურ რეგისტრირებებს მოვახდენთ, შეიძლება მივიღოთ ინფორმაცია პროცესებზე, რომლებიც ”მშობელი” ნაწილაკის პირველ შეჯახებას ახლავს თან.

 ძებნის კიდევ უფრო ეგზოტიკური ხაზიც არსებობს. ზოგიერთი მონაცემის მიხედვით 2-3% ნაწილაკებისა, ენერგიებით 10 ეევ. ლაცერტიდებიდან მოდის, ზოგიერთი გალაქტიკების ბირთვებიდან მძლავრი ელექტრომაგნიტური გამოსხივებით. ირმის ნახტომთან ახლოს ასეთები უბრალოდ არ არიან, ისინი ჩვენიდან მინიმუმ 50 მეგაპარსეკით არიან დაშორებული. თუმცა საქმე იმაშია, რომ არც ერთ ნეიტრალურ ნაწილაკს ასეთი მანძილის გადალახვა უბრალოდ არ შეუძლია. პროტონებს და ბირთვებს კი ეს შეუძლიათ, თუმცა ისინი გალაქტიკათშორის მაგნიტურ ველებში სავარაუდო ლაცერტიდების მიმართულებიდან დიდ კუთხეებზე უნდა გადაიხაროს. სწორედ ამიტომ ჩნდება კითხვა: ხომ არ არის ეს ახალი ფიზიკის გამოვლინება?(კოსმოსური სხივები და „ვოიაჯერ-1“; ”ვოიაჯერმა” კოსმოსური სხივების მატება დააფიქსირა; ისევ კოსმოსური სხივები).

Leave a Reply

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *