الأشعة الكونية: النوى الفردية تسير أسرع ✎ سريع
الأشعة الكونية هي نوى ذرية تم تسريعها إلى سرعات قريبة من سرعة الضوء. تصل إلى الأرض من جميع الاتجاهات، ومن خلال تركيبها يمكننا معرفة ما يحدث في زوايا بعيدة من المجرة. جمع القمر الصناعي نوكلاون (NUCLEON) هذه الجسيمات لعدة سنوات، والآن أظهرت بياناته نمطًا غريبًا: كلما كان النواة نادرًا في الطبيعة، كان طيفه أكثر صلابة.
الطيف هو علاقة عدد الجسيمات بطاقتها (أو بصلابتها — الطاقة مقسومة على الشحنة). عادةً، مع زيادة طاقة الجسيمات، يقل عددها، ويكون ميل هذا الاعتماد متشابهًا لجميع النوى. لكن بالنسبة للنوى الفردية النادرة (مثل الفلور أو الصوديوم)، كان الميل مختلفًا: نسبتها بين الجسيمات عالية الطاقة أعلى من جيرانها الزوجيين الشائعين (الأكسجين، النيون). وكأن النوى الفردية تتسارع بشكل أفضل.
حاول مؤلفو العمل تفسير ذلك من خلال التأين غير الكامل. عندما تقوم موجة الصدمة الناتجة عن انفجار مستعر أعظم بتسريع المادة، قد تفقد الذرات ليس كل إلكتروناتها. النواة التي تحتفظ ببعض الإلكترونات لها شحنة فعالة أصغر، وبالتالي عند نفس الطاقة — صلابة أكبر. هذه النوى "شبه المكسوة" قد تعبر الحواجز المغناطيسية بشكل مختلف عن النوى المؤينة بالكامل. إذا كانت النوى الفردية النادرة تحتفظ بإلكتروناتها في المراحل المبكرة من التسارع في كثير من الأحيان، فسيكون طيفها أكثر صلابة.
حتى الآن هذه فرضية، لكنها تربط بشكل جميل بين بيانات نوكلاون وفيزياء موجات الصدمة. إذا تم تأكيدها، سنتمكن من فهم أفضل لكيفية قيام المستعرات العظمى بتشكيل الأشعة الكونية — ولماذا لا يكون تركيب هذه الأشعة مثل المادة العادية.
عمل القمر الصناعي نوكلاون في المدار من عام 2014 إلى عام 2017، وخلال هذه الفترة التقط أكثر من مليون جسيم من الأشعة الكونية.