الأشعة الكونية مصدر الطاقة الفائقة

اتريس سعيد

الحوار المتمدن-العدد: 7131 - 2022 / 1 / 9 - 13:59
المحور: الفلسفة ,علم النفس , وعلم الاجتماع
    

في فيزياء الجسيمات الفلكية، الشعاع الكوني فائق الطاقة هو شعاع كوني ذو طاقة أعلى من 1 إلكترون فولت (1018 إلكترون فولت تساوي تقريبًا 0.16 جول). أبعد بكثير عن كتلة الراحة و الطاقات النموذجية لجسيمات الأشعة الكونية الأخرى. الشعاع الكوني شديد الطاقة هو شعاع كوني فائق الطاقة تتجاوز طاقته 5×1019 إلكترون فولت (نحو 8 جول)، والذي يسمى حد غرايسين- زاتسبين-كوزمين (حد جي زِد كي) . يشكل هذا الحد الطاقة القصوى لبروتونات شعاع كوني قطع مسافات طويلة (نحو 160 مليون سنة ضوئية) لأن البروتونات ذات الطاقة الأعلى فقدت الطاقة خلال رحلتها بسبب التبعثر الناتج عن الفوتونات في الخلفية المكروية الكونية (سي إم بي). يدل هذا على أن الشعاع الكوني شديد الطاقة لا يمكن أن يكون قادمًا من الكون المبكر، بل هو فتيٌّ كونيًا (بالنسبة للكون)، وهو قادم من عنقود مجرات العذراء العظيم بسبب بعض العمليات الفيزيائية غير المعروفة. إن لم يكن الشعاع الكوني شديد الطاقة بروتونًا، بل نواة تحتوي عددًا (أ) من الأنوية أو النوكليونات؛ عندئذ يُطبق حد «جي زِد كي» على نوكليوناته، والتي تحمل طاقة تساوي واحدًا مقسومًا على (أ) من الطاقة الكلية لنواته. بالنسبة لنواة الحديد، سيكون الحد المقابل مساويًا 2.8×1021 إلكترون فولت. تقود العمليات الفيزيائية النووية إلى حدود نواة الحديد بشكل مشابه للفوتونات. تملك نوى أخرى كثيرة حدودًا أقل بكثير. تُعد هذه الجسيمات نادرة كثيرًا. كشفت عمليات التشغيل الأولى لمرصد بيير أوجيه بين عامي 2004 و2007 عن 27 حدثًا بطاقات وصول تقدر بـ 5.7×1019 إلكترون فولت أي بمعدل حدث واحد كل أربعة أسابيع ضمن منطقة مرصودة مساحتها 3000 كيلومتر.هناك دليل على إحتمالية كون الأشعة الكونية ذات الطاقة الأعلى نواة حديدية، عوضًا عن البروتونات التي تشكل معظم الأشعة الكونية. تُعرف المصادر الإفتراضية للأشعة الكونية شديدة الطاقة بالزيفاترونات، والتي سُميّت بشكل مماثل لمسارع الجزيئات بيفاترون في مختبر لورنس بيركلي الوطني، ومسارع الجزيئات تيفاترون في مختبر فيرميلاب، وهي قادرة على تسريع الجسيمات حتى 1 زيتا إلكترون فولت (1 زيتا إلكترون فولت يساوي 1021 إلكترون فولت). في عام 2004، كان هنالك نقاش في إمكانية أن تقوم المقذوفات المجرية بدور الزيفاترونات، بسبب تسارع انتشار الجسيمات الذي تسببه الموجات الصادمة داخل المقذوفات. أشارت النماذج بشكل خاص إلى أن الأمواج الصادمة القادمة من المقذوفات المجرية لمجرة إم87 القريبة استطاعت تسريع نواة الحديد إلى نطاقات زيتا إلكترون فولت. في عام 2007، رصد مرصد بيير أوجيه ارتباطًا بين الأشعة الكونية شديدة الطاقة والثقوب السوداء خارج المجرة فائقة الكتلة في مراكز مجرات قريبة دُعيَ النواة المجرية النشطة. ولكن أصبحت قوة هذا الارتباط أضعف مع استمرار الأرصاد. يمكن تفسير الطاقات العالية جدًا بواسطة آلية الطرد المركزي للتسارع في الأغلفة المغناطيسية للأنوية المجرية النشطة، على الرغم من أن النتائج الأحدث تشير إلى أن أقل من 40% من هذه الأشعة الكونية قادمة من نواة مجرية نشطة، وهذا الارتباط أضعف بكثير مما أُعلن عنه سابقًا. قدّم بافلوف وَغريب (في عامي 2007 و 2008) اقتراحًا أكثر تضاربًا يتصور أن اضمحلال المادة المظلمة فائقة الوزن يحدث بواسطة آلية بنروز.

#اتريس_سعيد (هاشتاغ)      

---

اشترك في قناة ‫«الحوار المتمدن» على اليوتيوب
حوار مع الكاتب البحريني هشام عقيل حول الفكر الماركسي والتحديات التي يواجهها اليوم، اجرت الحوار: سوزان امين	حوار مع الكاتبة السودانية شادية عبد المنعم حول الصراع المسلح في السودان وتاثيراته على حياة الجماهير، اجرت الحوار: بيان بدل

كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

تابعونا على:

الفيسبوك

التويتر

اليوتيوب

RSS

الانستغرام

لينكدإن

تيلكرام

بنترست

تمبلر

بلوكر

فليبورد

الموبايل

كيفية إشراك-إيصال مواضيعكم أو مواضيع تهمكم  إلى اكبر عدد ممكن من القراء والقارئات