كيف يلتقط رنين الشمس السيني الجسيمات غير المرئية سريع

الأصل: "NuSTAR as an Axion Helioscope: probing axion-nucleon and axion-electron couplings"
arXiv:2605.26265 · 2026-05-25 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
ساعدت صور الشمس بالأشعة السينية في العثور على قيود جديدة للجسيمات الشبحية – الأكسيونات.

رصاصات صغيرة غير مرئية تخترق الشمس من جانب إلى آخر، دون أن تكاد تلاحظ مادتها. هذه هي الأكسيونات – جسيمات افتراضية خفيفة جدًا ومراوغة لدرجة أنها تُشبَّه بالأشباح. يفترض الفيزيائيون أنه في أعماق النجم الحارة يمكن للفوتونات الحرارية (جسيمات الضوء) أن تتحول إلى أكسيونات، وهذه الأخيرة عند خروجها إلى الخارج تعود لتتحول إلى فوتونات – لكن في نطاق الأشعة السينية. يعمل المجال المغناطيسي للغلاف الجوي الشمسي كمُظهر للصورة: إذا كانت الأكسيونات موجودة، فإنها ستترك أثرًا مميزًا في صورة الأشعة السينية.

أخذ علماء الفلك بيانات من التلسكوب الفضائي NuSTAR – وهو جهاز يرى أشعة سينية شديدة الصلابة، وهي بالضبط ما قد تنتجه الأكسيونات. أجريت الملاحظات في عام 2020 عندما كانت الشمس هادئة بشكل خاص: أدنى نشاط، وقليل من البقع والتوهجات. في مثل هذه الفترات يكون الخلفية الطبيعية للأشعة السينية في أدنى مستوياتها، ومن الأسهل ملاحظة أي توهج مشبوه. لكن لم يُعثر على أي شيء إضافي – لم تظهر الأكسيونات.

غياب الإشارة هو أيضًا نتيجة. إذا لم يُلتقط الجسيم، فهذا يعني إما أنه يتفاعل بشكل ضعيف جدًا، أو أنه غير موجود أصلًا. هكذا يضع العلماء حواجز أمام عمليات البحث المستقبلية.

هذه النتيجة السلبية سمحت بحساب الحدود العليا: إلى أي مدى يمكن أن يكون الأكسيون مرتبطًا بالإلكترونات ونوى الذرات والفوتونات. الأرقام التي تم الحصول عليها – $g_{ae}\cdot g_{a\gamma}\lesssim 1.1\times10^{-24}\,\mathrm{GeV}^{-1}$ و $g_{aN}^{\rm eff}\cdot g_{a\gamma}\lesssim 2.3\times 10^{-19}\,\mathrm{GeV}^{-1}$ – تبدو وكأنها طلاسم، لكن خلفها فكرة بسيطة. لو كان الأكسيون يتعلق بالمادة العادية بقوة أكبر، لرآه التلسكوب. وبما أنه لم يُرَ، فالتفاعل أضعف من هذه الأرقام. هذه هي أشد القيود حتى اليوم، والتي لم تُحصل في مختبر، بل بمساعدة نجم بأكمله.

NuSTAR هو أول تلسكوب قادر على تركيز الأشعة السينية الصلبة. مراياه مغطاة بطبقات متعددة خاصة تعكس الفوتونات بطاقة تصل إلى 79 كيلو إلكترون فولت – تقريبًا كما في عيادة طبيب الأسنان، لكنه ينظر إلى المجرات البعيدة والشمس.

g_{ae}\cdot g_{a\gamma}\lesssim 1.1\times10^{-24}\,\mathrm{GeV}^{-1}
حاصل ضرب ثوابت اقتران الأكسيون بالإلكترون والفوتون لا يتجاوز القيمة المذكورة. هذا هو الحد الأعلى المستنتج من الملاحظات.
العلماء
Emmy NoetherPaul DiracFritz ZwickyWilliam Lawrence BraggSatyendra Nath BoseAlbert Einstein
المفاهيم
نوستار كشف الأكسيون في النجوم النيوترونية الأشعة السينية انفجار أشعة سينية كشف الأكسيون نيوترينو شمسي نيسر مصادر النيوترينو مسبار باركر الشمسي إكسب إكس ريزم بنية النجم النيوتروني لب إكس إم إم نيوتن رصد فلكي نجم شبيه بالشمس الاندماج النووي استقطاب الأشعة السينية شاندرا انبعاث الأشعة السينية