کشف ذره پرانرژی آماتراسو یا «الهه خورشید» راه را برای یک فیزیک تازه باز می‌کند

سال‌ها است که دانشمندان با کشف هر ذره جالبی مرزهای کل شاخه فیزیک ذرات را جابه‌جا می‌کنند. برای مثال، «ذره خدا» یا بوزون هیگز، که همه ذرات دیگر جرم خود را از آن می‌گیرند، این چنین شرایطی داشت. اکنون ذره‌ای تازه از راه رسیده کهک نامش ذره «الهه خورشید» است و می‌تواند دانسته‌های ما را به چالش بکشد.

انرژی این ذره یک میلیون برابر چیزی است که انسان‌ها می‌توانند در نیرومندترین شتاب‌دهنده‌های ذرات تشکیل کنند. این ذره در یک بارش حاوی ذرات کم‌انرژی به زمین رسید. به همین علت به آن پرتو کیهانی می‌گویند. این پرتو تازه «آماتراسو» نام دارد که آن را از آماتراسو اومیکامی (Amaterasu Ōmikami – به‌معنی درخشنده در آسمان)، الهه خورشید و کیهان در اساطیر ژاپنی، گرفته‌اند.

توشیهیرو فوجیئی (Toshihiro Fujii) از دانشگاه شهر بزرگ اوساکا و همکارانش این ذره را کشف کرده‌اند. آن‌ها نمی‌دانند منشأ ذره «الهه خورشید» کجاست و این ذره اصلاً چیست. آن‌ها حتی نمی‌دانند چه اتفاق کیهانی پرقدرت و خشنی می‌تواند این چنین ذره‌ای را به‌وجود آورد.

فوجیئی می‌گوید این پرانرژی‌ترین ذره‌ای است که پروژه آرایه تلسکوپی کشف کرده است.

تحول فیزیک ذرات با ذره «الهه خورشید»

دانشمندان امیدوارند، همانند آماتراسو که ژاپن را آفرید، ذره آماتراسو نیز یک شاخه کاملاً تازه در اخترشناسی انرژی بالا تشکیل کند. پرتوهای کیهانی پرانرژی زیاد نادر می باشند، فوجیئی می‌گوید کشف ذره‌ای با انرژی آماتراسو در ۳۰ سال تازه سابقه نداشته است.

هنگامی دانشمندان برای اولین بار آماتراسو را در پروژه آرایه تلسکوپی – شامل ۵۰۷ شناساگر در ناحیه‌ای به‌مساحت ۷۰۰ کیلومتر مربع در صحراهای ایالت یوتا آمریکا – شناسایی کردند، ابتدا گمان بردند که اشتباهی رخ داده است.

آماتراسو، که اولین بار در تاریخ ۲۷ می ۲۰۲۱ (۶ خرداد ۱۴۰۰) کشف شد، ۲۲۷ اِگزا-الکترون-ولت (EeV) انرژی دارد. یک اگزا-الکترون-ولت برابر است با ۱۰^۱۸ الکترون-ولت. این مقدار، ذره «الهه خورشید» را نزدیک ذره «اوه خدای من!» قرار می‌دهد. «اوه خدای من!» با انرژی ۳۲۰ اگزا-الکترون-ولت پرانرژی‌ترین پرتو کیهانی کشف‌شده در تاریخ است که در اکتبر سال ۱۹۹۱ شناسایی شد.

فوجیئی می‌گوید «ذره آماتراسو باید یک مطلب‌رسان مهم از کیهان درمورد اتفاق‌هایی زیاد پرانرژی باشد، اما باید قبل از هرچیز، منشأ این ذره مرموز را اشکار کنیم.»

هیچ جسم یا رخداد کیهانی در جهتی که ذره الهه خورشید از آن می‌آید وجود ندارد. به همین علت دانشمندان درمورد منشأ آن زیاد متحیر می باشند. اما علی‌رغم سوال منشأ ذره آماتراسو، وجود این چنین ذره‌ای می‌تواند ایده‌هایی به فیزیکدانان بدهد که قلمرو آن‌ها ورای مدل استاندارد ذرات است؛ مدلی که بهترین راهنمای ما برای بازدید باغ‌وحش ذرات کیهانی و تعامل های آن‌ها است.

یک منشأ احتمالی ذره «الهه خورشید» این است که اتفاق‌هایی زیاد پرانرژی آن را شتاب داده‌اند؛ همانند انفجارهای پرتو گاما یا یک جت از یک سیاه چاله کلان جرم در مرکز یک کهکشان. گمان‌های شگفت‌تری نیز وجود دارد؛ برای مثالً فروپاشی «ماده تاریک ابر سنگین» که یک ذره تازه از فیزیک ناشناخته ورای مدل استاندارد است.