מחקר חדש ב־Nature מראה כי גרעיני קרינה קוסמית שונים, מפרוטונים ועד ברזל, עוברים ריכוך ספקטרלי באותה קשיחות של כ־15 טרה־אלקטרון־וולט
יותר ממאה שנים אחרי שהתגלתה, הקרינה הקוסמית היא עדיין תעלומה למדענים. החלקיקים המאוד אנרגטיים האלה נעים ברחבי היקום ממקורות רחוקים וחזקים. טלסקופ החלל DAMPE (חוקר חלקיקי חומר אפל) פועל כדי להבין אותה טוב יותר, כולל השאלה אם החומר האפל ממלא תפקיד באופן היווצרותה.
בפרויקט הבינ"ל הזה גילו עכשיו רמז חדש וחשוב, כשהחוקרים זיהו תכונה משותפת בקרב החלקיקים האלה.
תעלומת הקרינה הקוסמית
קרינה קוסמית היא החלקיקים עם האנרגיה הכי גבוהה שהתגלו, הרבה יותר מכל דבר שמפיקים מאיצים מעשי ידי אדם בכדור הארץ. מקורה עדיין לא ודאי, אבל מדענים חושדים שהיא נוצרת בסביבות קיצוניות כמו התפוצצויות של סופרנובות, סילונים מחורים שחורים או פולסרים.
DAMPE ששוגר בדצמבר 2015 נועד לחקור את השאלות האלה. על ידי ניתוח נתונים מאוד מדויקים, חוקרים גילו דפוס עקבי בהתפלגות האנרגיה של גרעיני קרינה קוסמית ראשוניים, מפרוטונים ועד ברזל.
"הקרינה הקוסמית מורכבת בעיקר מפרוטונים, אבל גם מגרעיני הליום, פחמן, חמצן וברזל", מסביר אנדריי טיחונוב, ממחברי המחקר. "מסווגים את החלקיקים האלה גם לפי האנרגיה שלהם: נמוכה (עד מיליארדי אלקטרון-וולט בודדים), בינונית (ממיליארדי אלקטרון-וולט בודדים עד כמה מאות מיליארדים) וגבוהה (מאלף מיליארד אלקטרון-וולט ומעלה)".
הצוות מצא שמספר החלקיקים יורד באופן חד יותר אחרי רמת אנרגיה מסוימת. התופעה הזאת, שנקראת "ריכוך ספקטרלי", משקפת קיטון חד יותר מהקיטון ההדרגתי שרואים בדרך כלל כשהאנרגיה גדלה.
השלכות על הפיזיקה של הקרינה הקוסמית
השינוי הזה מתרחש בקשיחות של כ-15 טרה אלקטרון-וולט. קשיחות מתארת את מידת ההשפעה של שדות מגנטיים על המסלול של חלקיק.
מציאת אותו הדפוס בקשיחות הזאת בסוגים שונים של גרעינים תומכת במודלים שבהם גם התאוצה וגם התנועה של הקרינה הקוסמית תלויות בקשיחות. הנתונים האלה מאתגרים מאוד רעיונות מתחרים שמתמקדים באנרגיה לנוקליאון (אנרגיה מחולקת במספר הנוקליאונים שבחלקיק), ברמת סמך של 99.999%.
חוקרים בשווייץ פיתחו שיטות בינה מלאכותית מתקדמות לשחזור אירועי חלקיקים ותרמו למדידה מדויקת של שטפי פרוטונים והליום, יחד עם ניתוח פחמן. הצוות גם הוביל את הפיתוח של מכשיר חשוב, עוקב הסיליקון-טונגסטן, שמאפשר למדענים לעקוב במדויק אחר מסלולי חלקיקים ולמדוד את המטען שלהם.
הממצאים האלה מקרבים את המדענים להבנה מה מקור הקרינה הקוסמית ואיך היא נעה ברחבי הגלקסיה. התוצאות מציבות גבולות חדשים לתאוריות על תאוצת חלקיקים בסביבות אסטרופיזיקליות קיצוניות ומשפרות מודלים של אופן התנועה של החלקיקים האלה בחלל הבין-כוכבי.
למאמר המדעי DOI: 10.1038/s41586-026-10472-0
עוד בנושא באתר הידען:
