CERN: Aμφισβητείται η συμβατική θεωρία προέλευσης και διάδοσης των κοσμικών ακτίνων

Από τότε που οι αστροναύτες συνέδεσαν τον ανιχνευτή AMS 7,5 τόνων στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό τον Μάιο του 2011, το διαστημικό μαγνητικό φασματόμετρο, το οποίο συναρμολογήθηκε στο CERN, έχει συλλέξει δεδομένα για περισσότερες από 150 δισεκατομμύρια κοσμικές ακτίνες - φορτισμένα σωματίδια που ταξιδεύουν στο διάστημα με ενέργειες έως τρισεκατομμύρια ηλεκτρονικά βολτ. 

Πρόκειται για ένα εντυπωσιακό ποσό δεδομένων, το οποίο παρείχε πληθώρα πληροφοριών σχετικά με αυτά τα κοσμικά σωματίδια, αλλά αξιοσημείωτα, όπως ανέφερε προηγουμένως ο εκπρόσωπος της ομάδας AMS Sam Ting, κανένα από τα αποτελέσματα της AMS δεν είχε προβλεφθεί. Σε μια δημοσίευση που μόλις δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters, η ομάδα του AMS αναφέρει μετρήσεις βαριών πρωτογενών κοσμικών ακτίνων που, και πάλι, είναι απρόσμενες.



Οι πρωτογενείς κοσμικές ακτίνες παράγονται σε εκρήξεις σουπερνόβων στον γαλαξία μας, στον Γαλαξία μας και πέραν αυτής. Οι πιο συνηθισμένοι είναι οι πυρήνες του υδρογόνου, δηλαδή τα πρωτόνια, αλλά μπορούν επίσης να λάβουν άλλες μορφές, όπως βαρύτεροι πυρήνες και ηλεκτρόνια ή τα αντιύλη τους. Η AMS και άλλα πειράματα έχουν μετρήσει προηγουμένως τον αριθμό, ή πιο συγκεκριμένα τη λεγόμενη ροή, πολλών από αυτούς τους τύπους κοσμικών ακτίνων και πώς η ροή ποικίλλει ανάλογα με την ενέργεια και την ακαμψία των σωματιδίων - ένα μέτρο της ορμής ενός φορτισμένου σωματιδίου σε ένα μαγνητικό πεδίο. Αλλά μέχρι τώρα δεν έχουν γίνει μετρήσεις για το πώς οι ροές των βαριών πυρήνων του νέου, του μαγνησίου και του πυριτίου αλλάζουν με ακαμψία. Τέτοιες μετρήσεις θα βοηθούσαν να ρίξουν νέο φως στην ακριβή φύση των πρωτογενών κοσμικών ακτίνων και στον τρόπο με τον οποίο ταξιδεύουν στο διάστημα.





Στο τελευταίο της έγγραφο, η ομάδα AMS περιγράφει μετρήσεις ροής αυτών των τριών κοσμικών πυρήνων στο εύρος ακαμψίας από 2,15 GV έως 3,0 TV. Αυτές οι μετρήσεις βασίζονται σε 1,8 εκατομμύρια πυρήνες νέον, 2,2 εκατομμύρια πυρήνες μαγνησίου και 1,6 εκατομμύρια πυρήνες πυριτίου, που συλλέχθηκαν από την AMS κατά τα 7 πρώτα χρόνια λειτουργίας της (19 Μαΐου 2011 έως 26 Μαΐου 2018). Οι ροές νέον, μαγνησίου και πυριτίου εμφανίζουν απροσδόκητα πανομοιότυπη εξάρτηση ακαμψίας πάνω από 86,5 GV, συμπεριλαμβανομένης μιας επίσης απροσδόκητης απόκλισης άνω των 200 GV από την εξάρτηση απλής ισχύος που προβλέπει η συμβατική θεωρία προέλευσης και διάδοσης των κοσμικών ακτίνων. Επιπλέον, η παρατηρούμενη εξάρτηση από την ακαμψία διαφέρει εκπληκτικά από εκείνη των ελαφρύτερων πρωτευόντων κοσμικών ακτίνων ηλίου, άνθρακα και οξυγόνου, η οποία έχει μετρηθεί προηγουμένως από την AMS.

Η πλοκή των κοσμικών ακτίνων συνεχίζει να πυκνώνει. Οι ερευνητές του AMS έχουν δει παρεκκλίσεις από την αναμενόμενη συμπεριφορά των κοσμικών ακτίνων, συμπεριλαμβανομένης της εξάρτησης από την ακαμψία των πρωτογενών κοσμικών ακτίνων ηλίου, άνθρακα και οξυγόνου που διαφέρει σαφώς από εκείνη των δευτερευόντων κοσμικών ακτίνων λιθίου, βηρυλλίου και βορίου. Οι δευτερεύουσες κοσμικές ακτίνες παράγονται από αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πρωτογενών κοσμικών ακτίνων και του διαστρικού μέσου.

"Ιστορικά, οι κοσμικές ακτίνες ταξινομούνται σε δύο διαφορετικές κατηγορίες - πρωτεύουσες και δευτερεύουσες. Τα νέα μας δεδομένα σχετικά με τις βαριές πρωτογενείς κοσμικές ακτίνες δείχνουν ότι οι πρωτογενείς κοσμικές ακτίνες έχουν τουλάχιστον δύο ξεχωριστές κατηγορίες." λέει ο Τινγκ. "Αυτό είναι εντελώς απροσδόκητο με βάση την προηγούμενη γνώση μας για τις κοσμικές ακτίνες."

Τα νέα και εκπληκτικά δεδομένα είναι πιθανό να κρατήσουν τους θεωρητικούς απασχολημένους να επανεξετάσουν και να επεξεργαστούν τα τρέχοντα μοντέλα κοσμικών ακτίνων. "Οι προηγούμενες παρατηρήσεις μας έχουν ήδη δημιουργήσει νέες εξελίξεις στα μοντέλα κοσμικών ακτίνων. Οι νέες παρατηρήσεις θα προσφέρουν πρόσθετες προκλήσεις για τα νέα μοντέλα", λέει ο Τινγκ. Και αν τα δεδομένα που ο ανιχνευτής λαμβάνει και αποστέλλει προς το παρόν στο CERN για ανάλυση - μετά από μια επιτυχημένη σειρά διαστημικών πεζοδρομίων που έχει παρατείνει τη διάρκεια ζωής του - προκαλεί περισσότερες εκπλήξεις, οι θεωρητικοί είναι πιθανό να γίνουν ακόμη πιο απασχολημένοι.

Πηγή: Ana Lopes | CERN

Παρακολουθήστε το παρακάτω βίντεο και ξαναζήστε το δράμα των περίπλοκων διαστημικών περιπάτων


Δημοσίευση σχολίου

0 Σχόλια