Νέα δεδομένα από το τηλεσκόπιο DAMPE αποκαλύπτουν ότι οι κοσμικές ακτίνες υπακούουν σε έναν κοινό «κοσμικό περιοριστή», προκαλώντας σοκ στους επιστήμονες και ανοίγοντας νέα ερωτήματα για τα όρια του ίδιου του Σύμπαντος
Οι κοσμικές ακτίνες βομβαρδίζουν τη Γη από το 1912, όμως μέχρι σήμερα οι επιστήμονες δεν είχαν κατανοήσει τους κανόνες που διέπουν αυτά τα «αστρικά θραύσματα».
Φανταστείτε να προσπαθείτε να μελετήσετε την κυκλοφορία σε έναν αυτοκινητόδρομο όπου κινούνται ταυτόχρονα σκούτερ και βαριά φορτηγά. Κάθε αντικείμενο έχει διαφορετική αδράνεια και ταχύτητα.
Ωστόσο, νέα δεδομένα από το τηλεσκόπιο DAMPE αποδεικνύουν ότι το Σύμπαν διαθέτει έναν ενιαίο «περιοριστή ταχύτητας» για όλα τα είδη κοσμικών «οχημάτων», από ελαφρά πρωτόνια μέχρι βαρείς πυρήνες σιδήρου.
Ο «κώδικας» των κοσμικών ακτίνων
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια παράξενη ανωμαλία που ονομάστηκε «φασματική εξασθένηση».
Η ιδέα είναι απλή: η ροή των σωματιδίων μειώνεται απότομα όταν φτάνουν σε ένα συγκεκριμένο ενεργειακό όριο.
Οι φυσικοί διαφωνούσαν επί χρόνια για το αν αυτή η «επιβράδυνση» εξαρτάται από τη μάζα του σωματιδίου.
Όμως το DAMPE έδειξε ότι το φαινόμενο είναι ανεξάρτητο από το βάρος. Τόσο το πρωτόνιο όσο και ο πυρήνας σιδήρου «καταρρέουν» στο ίδιο ενεργειακό όριο.
«Αυτό το φαινόμενο δείχνει ότι οι μηχανισμοί επιτάχυνσης σωματιδίων στα απομεινάρια υπερκαινοφανών αστέρων ή κοντά σε μαύρες τρύπες είναι καθολικοί. Βλέπουμε ένα θεμελιώδες όριο πέρα από το οποίο η φύση απλώς δεν μπορεί να διατηρήσει την ίδια πυκνότητα ροής», εξήγησε ο φυσικός Dmitry Lapshin.
Τα πιο ενεργειακά αντικείμενα του Σύμπαντος
Τα σωματίδια αυτά θεωρούνται τα πιο ενεργειακά αντικείμενα που έχουν εντοπιστεί ποτέ.
Γεννιούνται μέσα στο χάος των εκρήξεων υπερκαινοφανών και εκτοξεύονται από πίδακες μαύρων τρυπών.
Η κατανόηση της φύσης τους δεν αποτελεί απλή επιστημονική περιέργεια αλλά ζήτημα ασφαλείας για μελλοντικές διαστημικές αποστολές.
Όπως ειδικές δυνάμεις που επιχειρούν στο σκοτάδι, έτσι και αυτά τα σωματίδια δρουν αθόρυβα μέχρι να συγκρουστούν με έναν ανιχνευτή.
Ποιος ελέγχει τα σωματίδια;
Το βασικό συμπέρασμα της μελέτης είναι ότι τα σωματίδια ελέγχονται από τη λεγόμενη «ακαμψία» και όχι από την ενέργεια ανά νουκλεόνιο.
Η ακαμψία καθορίζει πόσο δύσκολα μπορεί να εκτραπεί ένα σωματίδιο από μαγνητικό πεδίο.
Είναι σαν την ακτίνα στροφής ενός αγωνιστικού αυτοκινήτου: όσο μεγαλύτερη η ακαμψία, τόσο πιο δύσκολο είναι για το μαγνητικό πεδίο του Γαλαξία να συγκρατήσει τον «δρομέα».
Τα δεδομένα του DAMPE επιβεβαίωσαν ότι η «μαγνητική λογική» ευθύνεται για τη φασματική καμπή.
Σωματίδια πάνω από 15 TV αρχίζουν ουσιαστικά να «διαφεύγουν» από τον Γαλαξία ή να αλληλεπιδρούν διαφορετικά με το διαστρικό περιβάλλον.
Η ανακάλυψη αυτή βάζει τέλος σε δεκαετίες επιστημονικών διαφωνιών.
Η τεχνητή νοημοσύνη αποκωδικοποιεί το χάος
Καθοριστικό ρόλο στην έρευνα έπαιξε και η τεχνητή νοημοσύνη. Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Γενεύης ανέπτυξαν αλγορίθμους που «ανασυνθέτουν» τις τροχιές των σωματιδίων μέσα στον ανιχνευτή.
Η διαδικασία μοιάζει με έναν πραγματογνώμονα που ανακατασκευάζει ένα τροχαίο ατύχημα από τα θραύσματα των προβολέων.
Ο ανιχνευτής πυριτίου-βολφραμίου του τηλεσκοπίου καταγράφει κάθε σύγκρουση και τα νευρωνικά δίκτυα υπολογίζουν με πρωτοφανή ακρίβεια το φορτίο και την ενέργεια.
Αυτή η ακρίβεια επιτρέπει πλέον στους επιστήμονες να βλέπουν ό,τι παλαιότερα χανόταν μέσα στον «θόρυβο».
«Πρόκειται για εξαιρετικό παράδειγμα του πώς η σύγχρονη ηλεκτρονική και τα μαθηματικά λύνουν προβλήματα ενός αιώνα. Επιτέλους βλέπουμε μια ενιαία εικόνα του κόσμου εκεί όπου πριν υπήρχε μόνο ένα σύνολο αποσπασματικών γεγονότων», τόνισε ο καθηγητής φυσικών επιστημών Kirill Afonin.
www.bankingnews.gr
Φανταστείτε να προσπαθείτε να μελετήσετε την κυκλοφορία σε έναν αυτοκινητόδρομο όπου κινούνται ταυτόχρονα σκούτερ και βαριά φορτηγά. Κάθε αντικείμενο έχει διαφορετική αδράνεια και ταχύτητα.
Ωστόσο, νέα δεδομένα από το τηλεσκόπιο DAMPE αποδεικνύουν ότι το Σύμπαν διαθέτει έναν ενιαίο «περιοριστή ταχύτητας» για όλα τα είδη κοσμικών «οχημάτων», από ελαφρά πρωτόνια μέχρι βαρείς πυρήνες σιδήρου.
Ο «κώδικας» των κοσμικών ακτίνων
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια παράξενη ανωμαλία που ονομάστηκε «φασματική εξασθένηση».
Η ιδέα είναι απλή: η ροή των σωματιδίων μειώνεται απότομα όταν φτάνουν σε ένα συγκεκριμένο ενεργειακό όριο.
Οι φυσικοί διαφωνούσαν επί χρόνια για το αν αυτή η «επιβράδυνση» εξαρτάται από τη μάζα του σωματιδίου.
Όμως το DAMPE έδειξε ότι το φαινόμενο είναι ανεξάρτητο από το βάρος. Τόσο το πρωτόνιο όσο και ο πυρήνας σιδήρου «καταρρέουν» στο ίδιο ενεργειακό όριο.
«Αυτό το φαινόμενο δείχνει ότι οι μηχανισμοί επιτάχυνσης σωματιδίων στα απομεινάρια υπερκαινοφανών αστέρων ή κοντά σε μαύρες τρύπες είναι καθολικοί. Βλέπουμε ένα θεμελιώδες όριο πέρα από το οποίο η φύση απλώς δεν μπορεί να διατηρήσει την ίδια πυκνότητα ροής», εξήγησε ο φυσικός Dmitry Lapshin.
Τα πιο ενεργειακά αντικείμενα του Σύμπαντος
Τα σωματίδια αυτά θεωρούνται τα πιο ενεργειακά αντικείμενα που έχουν εντοπιστεί ποτέ.
Γεννιούνται μέσα στο χάος των εκρήξεων υπερκαινοφανών και εκτοξεύονται από πίδακες μαύρων τρυπών.
Η κατανόηση της φύσης τους δεν αποτελεί απλή επιστημονική περιέργεια αλλά ζήτημα ασφαλείας για μελλοντικές διαστημικές αποστολές.
Όπως ειδικές δυνάμεις που επιχειρούν στο σκοτάδι, έτσι και αυτά τα σωματίδια δρουν αθόρυβα μέχρι να συγκρουστούν με έναν ανιχνευτή.
Ποιος ελέγχει τα σωματίδια;
Το βασικό συμπέρασμα της μελέτης είναι ότι τα σωματίδια ελέγχονται από τη λεγόμενη «ακαμψία» και όχι από την ενέργεια ανά νουκλεόνιο.
Η ακαμψία καθορίζει πόσο δύσκολα μπορεί να εκτραπεί ένα σωματίδιο από μαγνητικό πεδίο.
Είναι σαν την ακτίνα στροφής ενός αγωνιστικού αυτοκινήτου: όσο μεγαλύτερη η ακαμψία, τόσο πιο δύσκολο είναι για το μαγνητικό πεδίο του Γαλαξία να συγκρατήσει τον «δρομέα».
Τα δεδομένα του DAMPE επιβεβαίωσαν ότι η «μαγνητική λογική» ευθύνεται για τη φασματική καμπή.
Σωματίδια πάνω από 15 TV αρχίζουν ουσιαστικά να «διαφεύγουν» από τον Γαλαξία ή να αλληλεπιδρούν διαφορετικά με το διαστρικό περιβάλλον.
Η ανακάλυψη αυτή βάζει τέλος σε δεκαετίες επιστημονικών διαφωνιών.
Η τεχνητή νοημοσύνη αποκωδικοποιεί το χάος
Καθοριστικό ρόλο στην έρευνα έπαιξε και η τεχνητή νοημοσύνη. Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Γενεύης ανέπτυξαν αλγορίθμους που «ανασυνθέτουν» τις τροχιές των σωματιδίων μέσα στον ανιχνευτή.
Η διαδικασία μοιάζει με έναν πραγματογνώμονα που ανακατασκευάζει ένα τροχαίο ατύχημα από τα θραύσματα των προβολέων.
Ο ανιχνευτής πυριτίου-βολφραμίου του τηλεσκοπίου καταγράφει κάθε σύγκρουση και τα νευρωνικά δίκτυα υπολογίζουν με πρωτοφανή ακρίβεια το φορτίο και την ενέργεια.
Αυτή η ακρίβεια επιτρέπει πλέον στους επιστήμονες να βλέπουν ό,τι παλαιότερα χανόταν μέσα στον «θόρυβο».
«Πρόκειται για εξαιρετικό παράδειγμα του πώς η σύγχρονη ηλεκτρονική και τα μαθηματικά λύνουν προβλήματα ενός αιώνα. Επιτέλους βλέπουμε μια ενιαία εικόνα του κόσμου εκεί όπου πριν υπήρχε μόνο ένα σύνολο αποσπασματικών γεγονότων», τόνισε ο καθηγητής φυσικών επιστημών Kirill Afonin.
www.bankingnews.gr
Σχόλια αναγνωστών