کشف پرانرژی‌ترین ذره کیهانی در 30 سال اخیر؛ ذره «الهه خورشید» می‌تواند علم فیزیک را متحول کند

سال‌هاست که دانشمندان با کشف هر ذره جالبی مرزهای کل شاخه فیزیک ذرات را جابه‌جا می‌کنند. برای مثال، «ذره خدا» یا بوزون هیگز، که تمام ذرات دیگر جرم خود را از آن می‌گیرند، چنین شرایطی داشت. حالا ذره‌ای جدید از راه رسیده کهک نامش ذره «الهه خورشید» است و می‌تواند دانسته‌های ما را به چالش بکشد.

انرژی این ذره یک میلیون برابر چیزی است که انسان‌ها می‌توانند در قوی‌ترین شتاب‌دهنده‌های ذرات تولید کنند. این ذره در یک بارش حاوی ذرات کم‌انرژی به زمین رسید. به همین دلیل به آن پرتو کیهانی می‌گویند. این پرتو جدید «آماتراسو» نام دارد که آن را از آماتراسو اومیکامی (Amaterasu Ōmikami - به‌معنی درخشنده در آسمان)، الهه خورشید و کیهان در اساطیر ژاپنی، گرفته‌اند.

توشیهیرو فوجیئی (Toshihiro Fujii) از دانشگاه شهر بزرگ اوساکا و همکارانش این ذره را کشف کرده‌اند. آن‌ها نمی‌دانند منشأ ذره «الهه خورشید» کجاست و این ذره اصلاً چیست. آن‌ها حتی نمی‌دانند چه واقعه کیهانی پرقدرت و خشنی می‌تواند چنین ذره‌ای را به‌وجود آورد.

فوجیئی می‌گوید این پرانرژی‌ترین ذره‌ای است که پروژه آرایه تلسکوپی کشف کرده است.

تحول فیزیک ذرات با ذره «الهه خورشید»

دانشمندان امیدوارند، مانند آماتراسو که ژاپن را آفرید، ذره آماتراسو نیز یک شاخه کاملاً جدید در اخترشناسی انرژی بالا ایجاد کند. پرتوهای کیهانی پرانرژی بسیار نادر هستند، فوجیئی می‌گوید کشف ذره‌ای با انرژی آماتراسو در 30 سال اخیر سابقه نداشته است.

وقتی دانشمندان برای اولین بار آماتراسو را در پروژه آرایه تلسکوپی - شامل 507 شناساگر در ناحیه‌ای به‌مساحت 700 کیلومتر مربع در صحراهای ایالت یوتا آمریکا - شناسایی کردند، ابتدا گمان بردند که اشتباهی رخ داده است.

آماتراسو، که اولین بار در تاریخ 27 می 2021 (6 خرداد 1400) کشف شد، 227 اِگزا-الکترون-ولت (EeV) انرژی دارد. یک اگزا-الکترون-ولت برابر است با 1018 الکترون-ولت. این مقدار، ذره «الهه خورشید» را نزدیک ذره «اوه خدای من!» قرار می‌دهد. «اوه خدای من!» با انرژی ۳۲۰ اگزا-الکترون-ولت پرانرژی‌ترین پرتو کیهانی کشف‌شده در تاریخ است که در اکتبر سال ۱۹۹۱ شناسایی شد.

فوجیئی می‌گوید «ذره آماتراسو باید یک پیام‌رسان مهم از کیهان درباره پدیده‌هایی بسیار پرانرژی باشد، اما باید قبل از هرچیز، منشأ این ذره مرموز را پیدا کنیم.»

هیچ جسم یا رخداد کیهانی در جهتی که ذره الهه خورشید از آن می‌آید وجود ندارد. به همین دلیل دانشمندان درباره منشأ آن بسیار متحیر هستند. اما علی‌رغم پرسش منشأ ذره آماتراسو، وجود چنین ذره‌ای می‌تواند ایده‌هایی به فیزیکدانان بدهد که قلمرو آن‌ها ورای مدل استاندارد ذرات است؛ مدلی که بهترین راهنمای ما برای بررسی باغ‌وحش ذرات کیهانی و تعاملات آن‌ها است.

یک منشأ احتمالی ذره «الهه خورشید» این است که پدیده‌هایی بسیار پرانرژی آن را شتاب داده‌اند؛ مانند انفجارهای پرتو گاما یا یک جت از یک سیاه چاله کلان جرم در مرکز یک کهکشان. احتمال‌های عجیب‌تری نیز وجود دارد؛ مثلاً فروپاشی «ماده تاریک ابر سنگین» که یک ذره جدید از فیزیک ناشناخته ورای مدل استاندارد است.