دش كوني من الجسيمات الثقيلة ✎ سريع

الأصل: "HERO (High Energy Ray Observatory) optimization and current status"
arXiv:2306.13406 · 2023-06-23 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
مرصد HERO الفضائي سيلتقط أكثر الجسيمات نشاطًا في الكون ويفسر الانحناء الغامض في طيفها.

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

في كل ثانية، تمر عبر كل واحد منا عشرات الجسيمات القادمة من الفضاء. معظمها بروتونات خفيفة، لكن توجد أيضًا نوى ذرات أثقل: الكربون والأكسجين والحديد. تولد هذه الجسيمات في انفجارات النجوم وتطير نحو الأرض لملايين السنين. طاقتها قد تكون هائلة: جسيم واحد قد يحمل طاقة تعادل طاقة كرة تنس عند الإرسال.

لكن في تدفق هذه الجسيمات يوجد انحناء غريب. عند طاقة حوالي 3 بيتا إلكترون فولت (PeV) — أي ما يعادل 3 ملايين مليار إلكترون فولت — يصبح عدد الجسيمات أقل بشكل ملحوظ مما كان متوقعًا. لماذا؟ لا أحد يعرف على وجه اليقين منذ نصف قرن. ربما تفقد الجسيمات طاقتها في الطريق، أو أن مصدرها يعمل بطريقة مختلفة.

لفهم ذلك، يتم بناء جهاز HERO. إنه مسعّر (calorimeter) — جهاز يبطئ الجسيم ويقيس كمية الحرارة التي يطلقها. كلما كان المسعّر أثقل، كان القياس أدق. سيكون لدى HERO نسخة تصل إلى 70 طنًا — أي ما يعادل عشرة فيلة. سينطلق إلى الفضاء في موعد لا يتجاوز عام 2029، وعلى مدى خمس سنوات سيجمع بيانات عن جميع النوى الشائعة في الأشعة الكونية. ستصل الدقة إلى 3% — كما لو كنت تقيس وزنك بدقة 30 غرامًا.

HERO لن يكتفي بقياس التدفق الكلي، بل سيتمكن أيضًا من فصل الجسيمات حسب نوع النواة — من البروتون إلى الحديد. هذا يشبه فرز الحلوى في علبة حسب النكهة دون فتح الأغلفة.

إذا كان الانحناء في الطيف متطابقًا لجميع النوى، فهذا يعني أن السبب يعود إلى طريقة سفر الجسيمات عبر المجرة. أما إذا كان مختلفًا، فالمصادر هي المسؤولة. الإجابة على هذا السؤال ستشير إلى أين تولد أكثر الجسيمات نشاطًا في الكون.

جسيم واحد بطاقة 3 PeV يحمل طاقة تعادل طاقة بعوضة طائرة — لكنه مضغوط في نواة ذرة أصغر بمليون مرة من البعوضة.

العلماء
Albert EinsteinHans BetheLise MeitnerMargaret BurbidgeBernhard RiemannJoseph Weber
المفاهيم
مسعر لهاسو أشعة سينية صلبة مرصد بيير أوجيه تلسكوب الأشعة السينية تلسكوب فيرمي مرصد مستكشف كوني كاشف إشعاع نوستار إيروسيتا سكا إكس ريزم إكس إم إم نيوتن مسبار باركر الشمسي إعادة بناء الطاقة كيلومتر جونو فوتومتري دقة الطاقة