ركبة الأشعة الكونية: جميع النوى تنكسر بنفس الطريقة ✎ سريع

الأصل: "A new universal cosmic-ray knee near the magnetic rigidity 10 TV with the NUCLEON space observatory"
arXiv:1805.07119 · 2018-05-18 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
القمر الصناعي NUCLEON وجد في الأشعة الكونية انكسارًا موحدًا لجميع النوى عند نفس الصلابة.

📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها.

الأشعة الكونية هي جسيمات مشحونة تصل إلينا من أعماق المجرة. إذا رسمنا رسمًا بيانيًا يوضح عدد الجسيمات التي تصل عند كل طاقة، نجد الخط مستقيماً ثم ينخفض فجأة بشكل حاد. تسمى هذه الانحناءات "الركب" (knees). وهي تشير إلى أن مسرعًا للجسيمات في الفضاء بلغ حده الأقصى ولم يعد قادرًا على تسريعها أكثر.

جهاز NUCLEON على القمر الصناعي جمع الجسيمات لعدة سنوات وقاس طاقتها بطريقتين مختلفتين — كما لو كان بمسطرتين. أظهرت كلتا الطريقتين الشيء نفسه: ركبة جديدة عند صلابة تبلغ حوالي 10 تيرا إلكترون فولت. وهذه الركبة مشتركة لجميع النوى — سواء للبروتونات أو للحديد. في السابق كان يُعتقد أن النوى الثقيلة تنكسر في وقت متأخر عن النوى الخفيفة، لكن هنا تنكسر جميعها في نفس المكان.

الصلابة المغناطيسية هي الطاقة مقسومة على الشحنة. إذا كان الجسيم ثقيلًا وذو شحنة كبيرة، يحتاج إلى طاقة أكبر لكي ينحني مساره بنفس الطريقة بفعل المجال المغناطيسي. لذلك تُعد الصلابة مسطرة ملائمة لمقارنة النوى المختلفة.

ما هذا الحد؟ على الأرجح، مصدر ما للأشعة الكونية — ربما بقايا مستعر أعظم أو رياح نجمية — يتوقف عن تسريع الجسيمات فوق هذه العلامة. إذا كان المصدر واحدًا للجميع، تكون الركبة مشتركة أيضًا. الأمر يشبه أن الماء في جميع الأواني في المطبخ يتوقف عن التسخين عند درجة حرارة واحدة — فهذا يعني أن الموقد واحد.

طاقة 10 تيرا إلكترون فولت في الصلابة تعادل تقريبًا 100 ضعف طاقة البروتونات التي يسرعها مصادم الهادرونات الكبير.

العلماء
Enrico FermiErnest RutherfordJohannes Rydberg
المفاهيم
ركبة التواء اضمحلال نووي طيف الأشعة الكونية قياس المسافات الكونية إكس إم إم نيوتن عمومية الجاذبية الكمية (Quantum Gravity) كيلومتر لمعان الأشعة السينية صلابة قوة نووية تلسكوب كيك حد نيوتوني جاذبية عالم الغشاء كيلومتر مكعب نيوترينو الحقل الكمومي نصف قطر الأرض تلسكوب نيوترينو وحدات بلانك