Олимлар сирли космик нурни ўрганишди
Владислав Стрекопытов. Telescope Array халқаро ҳамкорлиги Коинотнинг чўл ҳудудидан келаётган ўта юқори энергияли космик нурни ўрганиш натижаларини эълон қилди. Россия Фанлар академиясининг Ядро тадқиқотлари институти олимлари ноёб ҳодисани жисмоний талқин қилишда ҳал қилувчи рол ўйнади.
Космик нурлар
Космик нурлар — бу юқори энергияли зарралар ва атом ядроларининг оқимлари. Уларнинг манбалари, олимларнинг фикрига кўра, гамма-нурлари портлашлари бўлиши мумкин — коинотдаги энг йирик портловчи ҳодисалар, галактикалар марказидаги ўта массали қора туйнуклар, шунингдек, кучли магнит майдонга эга нейтрон юлдузлари.
Коинот нурларининг зарралари Ер атмосферасига кириб, азот ва кислород атомларининг ядролари билан тўқнашиб, кўп сонли иккиламчи заррачаларни ҳосил қилади. Улар, ўз навбатида, кейинги парчаланиш каскадларининг манбаи бўлади. Бундай ҳодисалар кенг ҳаво ёмғирлари деб аталади.
Баъзида ҳаво ёмғирлари пайтида дастлабки заррача ўн квадрат километргача бўлган майдонда ер юзасига тушадиган миллиардлаб иккиламчи заррачаларни ҳосил қилади. Ҳаво ёмғирларини кузатиш учун махсус қурилмалар — флуоресцент телескоплар билан бирлаштирилган сирт детекторлари мажмуалари қурилмоқда.
Telescope Array расадхонаси 700 квадрат километр майдонда бир-биридан 1,2 километр масофада жойлашган 507 та сирт детекторларидан иборат (ҳар бири уч квадрат метр майдонда). Асосий параметрларни — келиш вақти ва асбобларнинг ҳар бири томонидан қабул қилинган сигналнинг катталигини таҳлил қилиб, олимлар космик нурларнинг келиш йўналишини ва энергиясини ҳисоблаб чиқадилар.
Яна бир «Худо зарраси»
Одатда, космик нур заррачаларининг энергияси ўн МэВ дан ўн ГэВ (106-109 эВ) гача, баъзан ундан ҳам юқори бўлади. Ўта юқори энергияга эга бўлган зарралар — бирдан ортиқ экзаэлектронвольт (бир ЭэВ = 1018 эВ) — жуда кам учрайди. Бу энг кучли техноген тезлатгич — Катта адрон коллайдерида эришилганидан миллион баробар кўпдир, у ерда улар физиканинг стандарт моделини тўлдирадиган «Худо» зарраси – Хиггс бозонини топдилар. 1020 эВ дан юқори энергияга эга бўлган заррачаларни кузатиш мутлақо ноёбдир.
Биринчи шундай ултра юқори энергияли (3 х 1020 электрон волт) заррача 1991 йил 15 октябрда Юта штатидаги Дагвэй синов полигонида “Telescope Array”дан олдинги Fly’s Eye Cosmic Ray Detector нурлар детектори ёрдамида аниқланган.
Бу кашфиёт олимларни шу қадар ҳайратда қолдирдики, заррачага Oh-My-God (“Эй Ҳудойим!”) номи берилди.
Физиклар оламдаги қандай ҳодисалар жуда юқори энергия зарралари билан боғлиқлигини ҳали билишмайди. Бундай ҳодисалар, биринчи навбатда, қизиқарли, чунки рекорд энергия туфайли улар космик магнит майдонлар томонидан камроқ чайқалади ва, эҳтимол, бизга Галактикадан ташқаридан келади. Бу шуни англатадики, улар экстрагалактик объектлар ҳақида маълумот олиш учун мутлақо янги канал бўлиб хизмат қилиши мумкин.
Ўта юқори энергияли космик нурларни кузатиш «янги авлод астрономияси»га айланади ва, эҳтимол, келажакда стандарт модел чегараларини босиб ўтишга имкон беради деган фикр бор.
Янги космик сир
2021 йилнинг май ойида 2008 йилда “Пашшанинг кўзи” ўрнини эгаллаган Telescope Array қурилмаси яна бир фавқулодда ҳодисани – 2,44 х 1020 эВ энергияга эга заррачанинг келишини қайд этди. Тонгда пайдо бўлганлиги сабабли, уни кашф этган Осака университетининг япон олимлари Синто пантеонининг қуёш маъбудаси шарафига Аматэрасу номини беришди.
Ерга асосланган детекторлар бир-биридан сезиларли масофада жойлашганлигига қарамай, жами 23 та қурилма вақт фарқи билан микросекундлик сигнални қайд этди. Бундай натижа шуни кўрсатадики, у айнан битта ултра юқори энергия зарраси томонидан яратилган ҳаво ёмғирлари эди.
Маълумотларни таҳлил қилишда АҚШ, Япония, Жанубий Корея, Белгия ва Россия олимлари иштирок этди. Натижалар Science журналида чоп этилди.
Биринчи босқичда Россия Фанлар академиясининг Ядро тадқиқотлари институти олимлари машинани ўрганиш усулларидан фойдаланган ҳолда Telescope Array детекторларининг ерга асосланган массивининг барча станцияларидан олинган сигнални қайта ишлашди. Натижалар шуни кўрсатдики, бу заррача протон ёки атом ядроси бўлиши мумкин.
“Бу заррача гамма квант бўла олмаслиги юқори даражадаги аниқлик билан аниқланди. Бу бизга уни зарралар физикасининг стандарт моделидан ташқари бирон бир жараён билан боғлашимизга имкон бермайди», — дейди тадқиқот иштирокчиларидан бири Иван Харук.
Иккинчи босқичда заррачанинг келиши траекторияси коинотнинг уч ўлчовли харитаси билан боғлиқ эди. Маълум бўлишича, ҳисоб-китобларга кўра, заррача келган йўналишда кучли нурнинг потенциал манбаи бўлиши мумкин бўлган бирон бир объект йўқ.
“Аниқланишича, зарра маҳаллий Коинотдаги бўш ҳудуддан келган. Бу унинг манбадан жуда кучли оғишини кўрсатади ва шунинг учун заррача катта зарядга эга бўлган атом ядроси бўлиш эҳтимоли юқори. Бу, ўз навбатида, унинг манбаси аниқ аниқланмаган бўлса-да, бизнинг Галактикамизга нисбатан яқин эканлигини кўрсатади”, — дейди мақоланинг яна бир муаллифи, шу лаборатория тадқиқотчиси Михаил Кузнецов.
Илгари Telescope Array томонидан аниқланган ўта юқори энергияли зарраларнинг аксарияти, асосан, катта айиқ юлдуз туркуми йўналиши бўйича бир хил 20 градуслик зонадан келган. Энди йўналиш бутунлай бошқача.
Олимлар Аматэрасу заррасини кейинги ўрганишни кутмоқдалар. хусусан, унинг коинот бўйлаб тарқалишини компьютерда моделлаштириш барча ултра юқори энергияли космик нурларнинг мумкин бўлган манбалари доирасини чеклаш имконини беради.
Келажак режалари
Telescope Array тажрибаси давом этмоқда. Улар ТА х 4 деб номланган ўрнатишни модернизация қилиш лойиҳаси доирасида ултра юқори энергияли заррачалар манбаларини батафсилроқ ўрганишни режалаштирмоқдалар — майдонни тўрт баравар ошириш билан.
Россиялик олимлар ўзлари ишлаб чиққан усуллар, машинани ўрганишга асосланган ҳолда, юқори аниқлик билан таҳлил қилиш ва ултра юқори энергияли космик нурлар: протонлар ёки оғирроқ ядролар нима эканлигини тушунишга имкон беради.
“Жуда юқори энергияли космик нурларнинг қайд этилиши илгари тадқиқот олиб борилмаган ҳудудларда янги зарралар ва ўзаро таъсирларнинг намоён бўлишини излаш имконини беради. Асосан нейтрино сектори ва қоронғу материя сектори билан боғлиқ бўлган бундай моделлар замонавий физиканинг бир қатор фундаментал муаммоларини ҳал қилиши мумкин”, — дейди Россия Фанлар академиясининг Ядро тадқиқотлари институти Назарий физика бўлими бош илмий ходими Сергей Троицкий.
Олимларнинг фикрича, кўп каналли астрономия тушунчаси маълумотларни радиотўлқинлар, инфрақизил нурлар, кўринадиган ёруғлик, ултрабинафша, рентген ва гамма нурлари, нейтринолар ва тортишиш тўлқинлари кузатувлари билан бирлаштиради. Ва шу билан бутун космик муҳит ҳақидаги тушунчани кенгайтириш.