بعد 100 عام، اكتشف العلماء القاعدة الخفية التي تحكم الأشعة الكونية

بدأ لغز كوني طويل الأمد في تقديم أدلة جديدة حيث اكتشف الباحثون نمطًا ثابتًا بشكل لافت للنظر في سلوك الجسيمات عالية الطاقة التي تنتقل عبر الكون.

بعد مرور أكثر من 100 عام على اكتشافها، لا تزال الأشعة الكونية تحير العلماء. تنتقل هذه الجسيمات النشطة للغاية عبر الكون من مصادر بعيدة وقوية. ويعمل التلسكوب الفضائي DAMPE (مستكشف جسيمات المادة المظلمة) على فهمها بشكل أفضل، بما في ذلك ما إذا كانت المادة المظلمة تلعب دورًا في كيفية تشكلها.

هذا المشروع الدولي الذي يضم جامعة جنيف (UNIGE)، لقد كشف الآن عن دليل جديد مهم. وقد حدد الباحثون سمة مشتركة بين هذه الجسيمات، ونُشرت النتائج في المجلة طبيعة.

سر الأشعة الكونية

الأشعة الكونية هي الجسيمات ذات الطاقة الأعلى التي تم اكتشافها على الإطلاق، وهي تتجاوز بكثير أي شيء تنتجه المسرعات التي صنعها الإنسان على الأرض. لا تزال أصولها غير مؤكدة، على الرغم من أن العلماء يشتبهون في أنها نشأت في بيئات قاسية مثل انفجارات السوبرنوفا، أو النفاثات من الثقوب السوداء، أو النجوم النابضة.

تم إطلاق التلسكوب الفضائي DAMPE في ديسمبر 2015، وقد تم تصميمه للتحقيق في هذه الأسئلة. تتضمن المهمة مساهمات كبيرة من مجموعة الفيزياء الفلكية في قسم الفيزياء النووية والجسيمات (DPNC) بجامعة UNIGE. ومن خلال تحليل بيانات دقيقة للغاية، اكتشف الباحثون نمطًا ثابتًا في توزيع الطاقة لنواة الأشعة الكونية الأولية، من البروتونات إلى الحديد.

“تتكون الأشعة الكونية في المقام الأول من البروتونات، ولكنها تتكون أيضًا من نوى الهيليوم والكربون والأكسجين والحديد”، يوضح أندري تيخونوف، الأستاذ المشارك في DPNC في كلية العلوم بجامعة UNIGE، والمؤلف المشارك للدراسة. “يتم تصنيف هذه الجسيمات أيضًا وفقًا لطاقتها: منخفضة، تصل إلى بضعة مليارات إلكترون فولت، ومتوسطة، من بضعة مليارات إلى عدة مئات من مليارات الإلكترون فولت، وعالية، من 1000 مليار إلكترون فولت وما فوق.”

ووجد الفريق أن عدد الجسيمات ينخفض ​​بشكل أكثر حدة بعد مستوى طاقة معين. ويعكس هذا التأثير، المعروف باسم “التليين الطيفي”، انخفاضًا حادًا أكثر من الانخفاض التدريجي الذي يُنظر إليه عادةً مع زيادة الطاقة.

الآثار المترتبة على فيزياء الأشعة الكونية

ويحدث هذا التحول عند صلابة تبلغ حوالي 15 تي في (تيرا إلكترون فولت) (حوالي 15 تريليون إلكترون فولت). تصف الصلابة مدى تأثر مسار الجسيم بالمجالات المغناطيسية.

إن العثور على نفس النمط عند هذه الصلابة عبر أنواع مختلفة من النوى يدعم النماذج التي يعتمد فيها تسارع وحركة الأشعة الكونية على الصلابة. تواجه الأفكار المتنافسة التي تركز على الطاقة لكل نيوكليون (الطاقة مقسومة على عدد النيوكليونات في الجسيم) تحديًا قويًا من خلال البيانات، حيث تبلغ نسبة الثقة فيها 99.999%.

لعب الباحثون في UNIGE دورًا رئيسيًا في هذا العمل. لقد طوروا المتقدمة الذكاء الاصطناعي طرق لإعادة بناء أحداث الجسيمات وساهمت في إجراء قياسات دقيقة لتدفقات البروتون والهيليوم، إلى جانب تحليل الكربون. قاد الفريق أيضًا تطوير أداة DAMPE الرئيسية، وهي Silicon-Tungsten Tracker (STK)، والتي تسمح للعلماء بتتبع مسارات الجسيمات بدقة وقياس شحنتها.

هذه النتائج تقرب العلماء من فهم مصدر الأشعة الكونية وكيفية انتقالها عبر المجرة. تضع النتائج حدودًا جديدة على النظريات المتعلقة بتسارع الجسيمات في البيئات الفيزيائية الفلكية القاسية، وتحسن نماذج كيفية تحرك هذه الجسيمات عبر الفضاء بين النجوم.

المرجع: “التخفيفات الطيفية المعتمدة على الشحنة للأشعة الكونية الأولية تحت الركبة” بقلم The DAMPE Collaboration، 29 أبريل 2026، طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-026-10472-0

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.