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

الأشعة الكونية هي جسيمات تصل إلينا من الفضاء السحيق. عندما يصطدم أحد هذه الجسيمات بالغلاف الجوي، يولد زخة كاملة من جسيمات جديدة — تماماً مثل كرة البلياردو التي تحطم مثلث الكرات فتتناثر الكرات في كل اتجاه. للتنبؤ بشكل هذه الزخة، نحتاج إلى معرفة كيفية تفاعل الجسيم الأساسي مع أنوية ذرات الهواء. يتكون الهواء أساساً من النيتروجين والأكسجين، لذلك قرر العلماء قياس تصادمات البروتونات مع أنوية الأكسجين.

في مصادم الهادرونات الكبير في سيرن، تم تسريع حزمة من البروتونات وتوجيهها نحو هدف من الأكسجين. كانت طاقة التصادم هائلة — 9.62 تيرا إلكترون فولت في مركز الكتلة، أي أكبر بآلاف المرات من الطاقة المنبعثة عند انشطار نواة يورانيوم واحدة. سجل كاشف أطلس 246 مليون حدث وُلد فيه جسيم مشحون واحد على الأقل بزخم عرضي أكبر من 500 ميغا إلكترون فولت وزاوية انطلاق ضمن 2.5 وحدة من السرعة الزائفة. الأمر أشبه برمي حجر في بركة 246 مليون مرة وقياس رذاذ الماء في كل مرة.

ستساعد النتائج علماء الفيزياء الفلكية على حساب الزخات الكونية بدقة أكبر. هذا مهم للمراصد التي تلتقط الأشعة الكونية فائقة الطاقة، مثل مرصد بيير أوجيه في الأرجنتين. كلما عرفنا بشكل أفضل كيف يتفاعل الجسيم مع الهواء، تمكنا من استعادة طاقته واتجاهه بدقة أكبر. وهذا بدوره يقربنا من حل لغز مصدر الجسيمات الأكثر طاقة في الكون.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.05512

This Letter presents a measurement of prompt charged-particle production in proton-oxygen interactions at $$\sqrt{s_\text{NN}}=9.62$$ TeV center-of-mass energy with the ATLAS detector, corresponding to 634 $$\mu$$b$$^{-1}$$ of integrated luminosity. A total of 246 million selected events have at least one track with transverse momentum $$p_\text{T}> 500$$ MeV and pseudorapidity $$|\eta|<2.5$$. The measured fiducial proton-oxygen cross section is $$\sigma_\text{fid.}^{p\text{O}}=396 \pm 6~(\text{exp.}) \pm 9~(\text{lumi.})~\text{mb}$$ and the extrapolated inelastic proton-air cross section is $$\sigma^{p+\text{air}}_\text{inel.} = 406 \pm 6~(\text{exp.}) \pm 9~(\text{lumi.}) \pm 28~(\text{th.})~\text{mb}$$. Measurements of charged-particle multiplicity, $$p_\text{T}$$, and $$\eta$$ distributions are an order-of-magnitude more precise than differences between hadronic-interaction models. These results enable improved modeling of cosmic-ray air showers, which is important for astroparticle physics.