ضباب الفوتونات الذي ينحت المادة المضادة ✛ ✎ ✦
لطالما حير لغز المادة المضادة في الكون علماء الفيزياء الفلكية: من أين تأتي البوزيترونات التي تترسب كرقائق الثلج في الكواشف؟ قد يكمن الجواب في أكثر أشكال خلفية غاما انتشارًا. فالكون مشبع بضوء متبعثر — خلفية الفوتونات الكونية (CPB). إنها منسوجة من صدى الانفجار العظيم، الذي التقطه بينزياس وويلسون على هيئة إشعاع الخلفية الميكروية، ومن وهج الكويزرات والمستعرات العظمى والنوى المجرية النشطة. يبدو ضباب الفوتونات هذا شفيفًا، لكن جسيماته قادرة على ظاهرة مدهشة: عند تصادمها، تخلق مادة من طاقة خالصة.
عتبة الخلق بسيطة لكنها جوهرية: ينبغي أن يتجاوز حاصل ضرب طاقتي فوتونين مربع كتلة الإلكترون (E₁E₂ ≥ mₑ²c⁴). عندما يتحقق الشرط، ينبثق من الفراغ إلكترون وبوزيترون — أشبه بقطرات ندى تكثفت من ضباب عديم الوزن. تتبع علماء الفيزياء الفلكية كيف تزايد معدل تولدهما مع الانزياح نحو الأحمر z. بلغت الذروة عند حقبة z≈2.7، حين كان الكون يغلي بـتشكل النجوم — في ذلك الحين، كان الضباب أشد كثافة وحرارة. اليوم في الكون المحلي، تكاد العملية تتجمد: فقط 2×10⁻³⁶ زوجًا في السنتيمتر المكعب في الثانية.
الأزواج المتولدة لا تختفي بلا أثر. إذ تندفع عبر الوسط البين مجري، وتسلم طاقتها إلى إشعاع الخلفية الميكروية المنتشر — مما يولد تأثير كومبتون العكسي كوانتات غاما ثانوية. وهذه الكوانتات تحديدًا، وبحسب الحسابات، تضيف بين 10-20% إلى خلفية غاما الكونية المرصودة عند طاقات 1-100 ميغا إلكترون فولت. وبدون فرضيات المادة المظلمة وما شابهها من ظواهر غريبة، تعمل هذه الآلية على ربط فجوات استمرت لسنوات. والتفصيلة المذهلة: كل بوزيترون وُلد في تلك الحقبة هو رسول من زمن كان فيه الكون أصغر بنصف عمره، ومن خلال آثار غاما التي يتركها، يمكننا قراءة تاريخ ظهيرة النجوم.
تكمن الآفاق في الجيل القادم من مقاريب غاما وخرائط أكثر دقة لـلـCPB. فهذا لن يوضح طبيعة الخلفية فحسب، بل سيضع قيودًا على نماذج الكون المبكر. فنحن في الجوهر نراقب كيف ينسج الضوء بنفسه خريطة ماضيه، متحولاً إلى المادة التي نتكون منها.
رغم أن كل مجرة تنتج فقط نحو 10³⁵ بوزيترون في الثانية، فإن المساهمة الكلية لضباب الفوتونات الكوني في خلفية غاما تصل إلى 10-20%.