Posted by გზკ არის შორეული წყაროებიდან მომავალი კოსმოსური სხივების ენერგიის თეორიული ზედა ზღვარი. ის გამოთვლილი იქნა 1966 წელს, სტატიის სათაურში ნახსენები ორი საბჭოთა და მათგან დამოუკიდებელად ერთი აშშ მეცნიერის მიერ. ზღვარი დაკავშირებულია ნაწილაკების ურთიერთქმედებასთან მიკროტალღური ფონური გამოსხივების ფოტონებთან.
მიკროტალღური ფონური გამოსხივება, იგივე რელიქტური გამოსხივება. ის გაჩნდა დიდი აფეთქებიდან დაახლოებით 380 ათასი წლის მერე, როცა სამყარო ფოტონებისთვის გამჭვრივალე სიმკვრივემდე გაფართოვდა. ამ გაფართოების გამო, დროთა განმავლობაში მათი ენერგია შემცირდა (გაცივდა) და ახლა რადიოდიაპაზონშია გადასული (რელიქტური გამოსხივების რუკა “პლანკისგან”).
ამით, ნავარაუდევი იქნა, რომ 5⋅1019 ევ. ენერგიის მქონე პროტონები, რელიქტურ ფოტონებთან უერთიერთქმედებენ და სუბატომურ ნაწილაკებს, პიონებს აჩენენ, სანამ მათი ენერგია ხსენებულ ზღვრამდე დავა. ენერგიის კარგვის საშუალო მანძილი 50 მეგაპარსეკია (160 მილიონი სინათლის წელი) და რადგან ამ რადიუსში ზემაღალი ენერგიის კოსმოსური სხივების წყაროები არ არის, არც მსგავსი ნაწილაკები უნდა დაიმზირებოდეს (რა არის ელექტრონვოლტი?).
ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკაში, ჩვეულებრივ, ელექტრონვოლტებში არა მარტო ენერგია, არამედ მასაც გამოისახება, გამომდინარე ენერგიისა და მასის ექვივალენტურობიდან E=mc2 (ან m=E/c2), სადაც c სინათლის სიჩქარეა. ამის გამო, უფრო კორექტული იქნება თუ ნაწილაკის მასას ასე გამოვსახავთ – eV/c2, თუმცა გამყოფი c2, იქ, სადაც ორაზროვნება არ შეიძლება იყოს (იგულისხმება), არ წერენ ხოლმე. მასის ერთეულებში 1 ევ = 1,782 661 845(39)·10−36კგ, და პირიქით, 1 კგ = 5,609 588 85(12)·1035ევ. 1 მაე (მასის ატომური ერთეული) = 931,494 061 (21) მევ (მეგაელექტრონვოლტი). ელექტრონვოლტებში ნაწილაკის ელემენტარული იმპულსიც შეიძლება გამოისახოს (ევ/c). ბირთვული პროცესებისთვის დამახასიათებელ ენერგიებთან შედარებით, ელექტრონვოლტი ძალიან პატარა სიდიდეა, ამიტომ ფიზიკოსები ჯერად ერთეულებს იყენებენ:
კილოელექტრონვოლტი (კევ) – 1000 ევ,
მეგაელქტრონვოლტი (მევ) – 1 მილიონი ელექტრონვოლტი,
გიგაელექტრონვოლტი (გევ) – 1 მილიარდი ელექტრონვოლტი.
ესქპერიმენტ AGASA-ს მსვლელობისას, ზღვრულ მნიშვნელობაზე მეტად ენერგიული ნაწილაკები იქნა რეგისტრირებული. მათ ულტრამაღალი, ან ზღვრული ენერგიის მქონე ნაწილაკებს უწოდებენ. ასეთი ნაწილაკების არსებობა კი პარადოქსულია. რა შეიძლება იყოს ეს:
- დამზერათა არასწორი ინტერპრეტაცია;
- 50 მეგაპარსეკის შიგნით არსებული ჯერ არაღმოჩენილი წყაროები;
- მძიმე ბირთვებს ამ ზღვრის გადალახვა შეუძლია;
- ზღვრის გადალახვა შეუძლია ნივთიერებასთან სუსტად ურთიერთქმედ ნაწილაკებს (მაგ: ნეიტრინო – კოსმოსური სხივებისა და ექსტრემალურად მაღალი ენერგიის ნეიტრინოების ერთი წყარო).
1991 წელს, იუტას უნივერსიტეტის მეცნიერებმა (AGASA, 1991-2004 წ.), ოდესმე დაფიქსირებულთა შორის ყველაზე ენერგიული (დაახლოებით 300 ექსაელექტრონვოლტი) ნაწილაკის შემოჭრა დაარეგისტრირეს და “ღმერთო ჩემო” უწოდეს მას. მსგავსი მოვლენა მოხდა 2021 წლის მაისშიც, ამატერასუდ (მზის ღვთაება იაპონური მითოლოგიიდან) წოდებული ნაწილაკის ენერგია 244 ექსაელექტრონვოლტს უტოლდებოდა. მისი მოფრენის მიმართულების დადგენა რთულია, სავარაუდოდ, ე.წ. ადგილობირვი ცარიელი სივრციდან უნდა იყოს, რომელიც ადგილობრივ გალატიკურ “ძაფებს” შორის მდებარეობს (კოსმოსური აბლაბუდა). კოსმოსური სხივების შემადგენელი მუხტის მქონე ნაწილაკები, გზად შემხვედრ გალაქტიკურ მაგნიტურ ველებში გადაიხრება და მათი მოსვლის მიმართულების დადგენა პრაქტიკულად შეუძლებელია, “ღმერთო ჩემოსა” და “ამატერასუსგან” განსხვავებით, რომელთა ტრაექტორია მრუდს უფრო უნდა ჰგავდეს. შედარებისთვის, ასეთი ნაწილაკის ენერგია, 160 კმ/სთ. სიჩქარით მოძრავი ჩოგბურთის ბურთის კინეტიკური ენერგიის ტოლია (!!!).
უჩვეულო მოვლენამ, დეტექტორების მასივის ჩდრილო-დასავლეთ ნაწილში, რომელიც 48 კვადრატულ კილომეტრს მოიცავს, 23 დეტექტორის ამოქმედება გამოიწვია. სავარაუდო პროტონის (ან ძიმე ბირთვის) მიერ დედამიწის ატმოსფეროში შემოჭრით წარმოქმნილი მეორადი ნაწილაკების “წვიმიდან” გამომდინარე, მისი ენერგია 244 ექსაელექტრონვოლტად იქნა შეფასებული (ექსა ნიშნავს კვინტილიონს, ანუ 10 და 18 ნული), რაც 40 მილიონჯერ მეტია დიდ ადრონულ კოლაიდერში აჩქარებული პროტონების (14 ტევ; რაღაც, აფრენილ კოღოსთან შეჯახების მსგავსი) ენერგიაზე.
ნაწილაკ ამატერასუს “წვიმის” ილუსტრაცია (Osaka Metropolitan University).
პარადოქსის უარმყოფელი ფაქტები
2007 წელს, კოსმოსურ სხივებთან დაკავშირებულ 30-ე საერთაშორისო კონფერენციაზე, HiRes-მა კვლევის შედეგები წარმოადგინა, რომელშიც ზეენერგიული სხივების ჩახშობა სავარუდო ზღვრის ფარგლებში იყო, რაც პარადოქსის არსებობას უარყოფდა. იგივეს ადასტურებდა პიერ ოჟეს სახელობის ობსერვატორიაც: AGASA-ს შედეგების დასადასტურებლად საჭირო 30-ის ნახვლად, მხოლოდ 2 მოვლენა იქნა შემჩნეული. გზკ-ს ფარგლებში ზეენერგიული პროტონებისა და ბირთვების ენერგიის ვარდნის საიმედოობა 20σ-ს აჭარბებდა, მტკიცებულებად კი უკვე 5σ ითვლება.
იმისათვის, რომ ნაწილაკებს დიდი ენერგია “აკიდონ”, ადამიანები უზარმაზარ და ძვირფას მოწყობილობებს აგებენ. ბუნებას კი გააჩნია რაღაც მექანიზმი, რითაც გაცილებით მეტს ახერხებს. დაახლოებით წელიწადში ერთხელ, დიდი ქალაქის ტოლ ფართობზე, მოფრინავს თითო ნაწილაკი 100 მილიონჯერ მეტი ენერგიით, ვიდრე დიდ ადრონულ კოლაიდრში მაქსიმალურად აჩქარებულ ნაწილაკს გააჩნია. ანუ, დედამიწის არსებობის მანძილზე მილიარდობით ასეთი ნაწილაკი შემოიჭრა ჩვენი პლანეტის ატმოსფეროში. აღსანიშნავია ის, რომ ამით არაფერი კატასტროფული არ მომხდარა. ბოლო ოცი წლების განმავლობაში დადასტურდა (პირველ რიგში პიერ ოჟეს სახელობის ობსერვატორიის დახმარებით), რომ ამ ნაწილაკებს გალაქტიკის გარე, ძალიან შორ მანძილებზე მდებარე წყაროები ასხივებს. ჩვენთვის უცნობია, ზუსტად რომელი ობიეტქები (მთავარ ეჭვმიტანილებად აქტიური გალაქტიკური ცენტრებია მიჩნეული) ასხივებენ და რა ძალა ანიჭებს ნაწილაკებს ასეთ აჩქარებას (CERN-ში კოსმოსური სხივების კლიმატზე ზემოქმედების ფაქტი დაამტკიცეს).
ასეთი კოსმოსური სხივის წარმოშობას სამი შესაძლო ახსნა შეიძლება ჰქონდეს (თუ კიდევ უფრო ჰიპოთეტურ, სივრცის ტოპოლოგიური დეფექტების დეზინტეგრციას გამოვრიცხავთ, რაც დიდი აფეთქების ეპოქიდან მოდის). ჯერ ერთი, ნაწილაკი შეიძლება გადახრილიყო უფრო ძლიერი მაგნიტური ველით, ვიდრე მოდელებით არის ნავარაუდევი. მეორეც, მისი წყარო შეიძლება იყოს ამოუცნობი კოსმოსური ობიექტი ადგილობრივ გალაქტიკათშორის სივრცეში (50 მპს-ს შიგნით). ბოლოს, მისი არსებობა შეიძლება მიუთითებდეს თანამედროვე ნაწილაკების ფიზიკაში არსებულ ხარვეზებზე. მაგალითად, მაღალენერგიულ პროცესს შეუძლია წარმოქმნას უცნობი ტიპის პირველადი ნაწილაკი, რომელიც მინიჭებულ ენერგიას ძალიან შორეული აქტიური გალაქტიკებიდან გამოტყორცნის შემთხვევაშიც ინარჩუნებს (რეკორდსმენი სხივები).