Cele mai puternice particule din Univers ar putea fi și mai bizare decât se credea

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

Oamenii de știință au descoperit că nucleele atomice ultramasive ar putea explica unele dintre razele cosmice cu cele mai mari energii observate vreodată în Univers.

Aceste particule extrem de energetice ar putea proveni din evenimente cosmice violente, cum ar fi fuziunea stelelor neutronice sau colapsul stelelor masive.

Razele cosmice cu energie ultra-înaltă sunt particule din spațiu care lovesc Pământul cu energii ce depășesc cu mult capacitatea acceleratoarelor de particule construite de oameni. Unul dintre cele mai extreme exemple este „particula Amaterasu”, detectată în Utah în anul 2021 de către experimentul Telescope Array și numită după zeița japoneză a soarelui.

Energia sa rivalizează cu cea a celebrei particule „Oh-My-God”, descoperită în 1991, însă cercetătorii nu au știut până acum cu exactitate ce era sau de unde provenea.

O nouă cercetare realizată de fizicienii de la Penn State, publicată în revista Physical Review Letters, sugerează că o parte dintre aceste raze cosmice record ar putea fi alcătuite din nuclee atomice mai grele decât fierul. Nucleele atomice sunt centrele dense ale atomilor, compuse din protoni și neutroni, care concentrează aproape întreaga masă a unui atom.

Cercetătorii au descoperit că aceste nuclee ultramasive își pierd energia mult mai lent decât protonii sau nucleele cu masă intermediară în timp ce călătoresc prin spațiul intergalactic. Acest fenomen le-ar putea permite să traverseze distanțe cosmice enorme și să ajungă totuși pe Pământ păstrând energii excepțional de mari.

Un mister de peste 60 de ani în astrofizică

„Razele cosmice cu energie ultra-înaltă pot fi accelerate doar de unele dintre cele mai puternice surse din Univers”, a declarat Kohta Murase, profesor de fizică, astronomie și astrofizică la Penn State și coordonator al echipei de cercetare. „Când detectăm particule individuale pe Pământ, cum este particula Amaterasu, le putem folosi energia, direcția de sosire și deviațiile magnetice estimate pentru a deduce posibilele lor surse cosmice.”

Cu toate acestea, particula Amaterasu a părut să provină dintr-un vid cosmic uriaș, o zonă lipsită de orice sursă evidentă capabilă să producă astfel de raze cosmice, scrie SciTechdaily.

Originile și mecanismele de accelerare ale acestor raze cosmice reprezintă unul dintre cele mai mari mistere din domeniu de peste 60 de ani, de când a fost raportat primul astfel de eveniment. Aceste particule poartă energii de peste 100 de exa-electronvolți (sau 100 de cvintilioane de electronvolți).

Asta le face de aproximativ 10 milioane de ori mai energetice decât particulele accelerate în Large Hadron Collider de la CERN. Particula Amaterasu a atins aproximativ 240 de exa-electronvolți, având energia cinetică a unei mingi de tenis lovite în viteză, dar concentrată într-o singură particulă subatomică.

Cele mai mari energii observate vreodată în Univers

Pentru a afla ce tip de particule ar putea supraviețui unei astfel de călătorii, cercetătorii au rulat simulări computerizate detaliate. Deși studiul nu afirmă că toate razele cosmice de energie ultra-înaltă sunt nuclee ultramasive, confirmarea că evenimentele de energie extremă au această compoziție ar schimba radical modul în care astronomii le caută sursele.

Potrivit studiului, cele mai probabile locuri pentru producerea și accelerarea acestor nuclee ultramasive țin de moartea stelelor masive și de fuziunea stelelor neutronice binare.

Aceste fenomene cosmice violente alimentează, de asemenea, izbucnirile de raze gamma, care sunt printre cele mai energetice explozii din Univers. Dacă nucleele mai grele decât fierul contribuie semnificativ la acest spectru, datele colectate în viitor ar trebui să indice clar o compoziție ultra-grea.

Observatoarele viitoare, precum proiectul AugerPrime din Argentina și Observatorul Global de Raze Cosmice, vor putea testa în anii următori aceste predicții.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Cel mai puternic accelerator de particule din lume a dezvăluit materia primordială de după Big Bang

Un studiu a dovedit că particulele pot fi în două locuri simultan

SpaceX ar putea construi propriul accelerator de particule

Particulele care nu există ar putea fi cheia înțelegerii realității