Penn State: ultra-teške jezgre mogle bi suziti lov na kozmičke akceleratore

Ultravisokoenergetske kozmičke zrake već su dovoljno neugodne za objašnjenje i bez dodatne kemije. Riječ je o česticama koje u Zemljinu atmosferu ulijeću s energijama daleko iznad svakodnevne fizike čestica, a novo istraživanje koje prema izvještaju Universe Today vode znanstvenici s Penn Statea sugerira da dio njih možda nosi atomske jezgre teže od željeza.

To je bitna razlika. Ako je čestica proton, model izvora i putovanja kroz svemir izgleda drukčije nego ako je riječ o složenoj jezgri s mnogo protona i neutrona. Ako je jezgra još teža od željeza, onda nije dovoljno pronaći bilo kakav silovit astrofizički motor. Treba pronaći okruženje koje može proizvesti ili sačuvati takav materijal, ubrzati ga do ekstremne energije i pustiti ga da preživi put kroz međugalaktički prostor.

Kozmičke zrake nisu zrake u optičkom smislu, nego nabijene čestice. Zbog toga ih magnetska polja mogu skretati, pa njihov dolazni smjer nije jednostavna strelica prema izvoru. NASA-in pregled kozmičkih zraka dobro pokazuje zašto je problem tvrd: istraživači mjere trag u atmosferi i iz toga pokušavaju rekonstruirati energiju, smjer i sastav čestice koja je nestala u sudaru s molekulama zraka.

U toj rekonstrukciji sastav je više od fusnote. Ultra-teška jezgra u atmosferi stvara drukčiji pljusak sekundarnih čestica nego lakši primarni kandidat. Ako se takav signal potvrdi, on mijenja pitanje iz “što može ubrzati česticu” u “što može ubrzati ovakvu jezgru bez da je prije toga razbije”. To je uži i korisniji problem.

Izvorni tekst navodi da bi nalaz mogao pomoći u sužavanju kozmičkih izvora koji mogu ubrzavati ove čestice. To je pažljiva formulacija i treba je zadržati. Ovo nije gotova adresa izvora na nebu, nego nova ograda oko prostora mogućnosti. Kandidati za ultravisokoenergetske kozmičke zrake obično se traže među najekstremnijim astrofizičkim sustavima, no kemijski sastav čestica određuje koji kandidati ostaju fizički uvjerljivi.

Zato je ovaj rad zanimljiviji od još jedne “misteriozne čestice iz svemira” priče. Ako su neke od najenergetskijih kozmičkih zraka ultra-teške jezgre, tada sama čestica nosi zapis o okruženju iz kojeg je krenula. Masa jezgre postaje trag o materijalu, izvoru i mehanizmu ubrzanja. U astrofizici, gdje se izvor često skriva iza magnetskih skretanja i rijetkih događaja, takav trag vrijedi mnogo.