Для начала разберем основы для понимания этой странной сущности.
Представьте себе субатомную частицу — нечто настолько крошечное, что это невозможно увидеть даже в самый мощный микроскоп. А теперь представьте, что эта невидимая точка несется сквозь космос со скоростью, практически равной скорости света, и обладает кинетической энергией летящего на полной скорости теннисного мяча или кирпича, сброшенного с высоты человеческого роста.
Если вам кажется, что это бред, то спешу вас заверить - это реальность, с которой физики столкнулись лицом к лицу.
Эта невероятная космическая странница получила имя «Аматэрасу» — в честь японской богини Солнца. Когда в мае 2021 года американские детекторы комплекса Telescope Array в пустыне Юта зафиксировали ее появление, в научных чатах воцарилось гробовое молчание, сменившееся паникой.
Энергия этой единственной частицы составила космические 244 эксаэлектронвольта (ЭэВ). Чтобы вы понимали масштаб: это в 10 миллионов раз мощнее, чем максимум, способный выдать Большой адронный коллайдер.
Но главная загадка заключалась даже не в чудовищной силе удара. Когда астрофизики попытались проследовать по «обратному адресу» траектории Аматэрасу, они уперлись в Местное пустое пространство — абсолютно глухую, пустынную область космоса на границе Млечного Пути, где вообще нет галактик, черных дыр или звездных взрывов. Частица прилетела из абсолютного ниоткуда. Физика оказалась на грани кризиса, пока международная группа исследователей не опубликовала детальные результаты компьютерных симуляций.
Позавчерашняя новость фактически спасает нас от необходимости переписывать законы природы. Ученые поняли, что именно к нам прилетело, и почему этот снаряд смог добраться до Земли, не растеряв по дороге свою суперсилу.
Нашу Землю постоянно бомбардируют так называемые космические лучи. Вопреки названию, это не свет и не радиация, а вполне осязаемые кусочки материи — преимущественно одиночные протоны (ядра водорода) или легкие ядра других элементов. Их разгоняют до безумных скоростей самые яростные события во Вселенной.
Большинство космических лучей обладают скромной энергией, но изредка к нам прилетают «ультравысокоэнергетические» гости. И здесь вступает в силу фундаментальное правило Вселенной, открытое физиками еще в XX веке — предел Грайзена-Зацепина-Кузьмина (ГЗК).
Суть предела ГЗК проста: глубокий космос только кажется пустым. На самом деле он заполнен невидимым реликтовым излучением — эхом Большого взрыва. Когда ультрабыстрая частица летит сквозь этот «туман», она неизбежно сталкивается с фотонами реликтового излучения, как автомобиль с каплями проливного дождя на трассе. Каждое столкновение отбирает у частицы энергию. Если путь долгий, любая, даже самая мощная частица, быстро «выдохнется» и замедлится.
Именно поэтому Аматэрасу считалась невозможной. При ее уровне энергии она просто не могла прилететь из далеких обитаемых галактик — она бы растратила силы по дороге. А из близких соседей у нас только пустой Локальный Войд, где некому так разогнать частицу. Получался тупик.
Группа исследователей под руководством профессора Кодзи Мурасэ решила проверить одну простую, но радикальную гипотезу: а что, если мы неверно определили данные Аматэрасу? Долгое время считалось, что такие лучи состоят из легких протонов. Физики запустили масштабное суперкомпьютерное моделирование, воссоздав межгалактическую среду с ее магнитными полями и фотонным излучением. Они поочередно отправляли в этот виртуальный космос разные типы частиц: от одиночных протонов до тяжелых ядер.
Результаты оказались ошеломляющими. Выяснилось, что на экстремальных скоростях сверхтяжелые атомные ядра (например, ядра железа или элементы еще тяжелее) ведут себя совершенно иначе, чем одиночные легкие протоны.
Моделирование доказало: Аматэрасу — это не легкий протон, а ультратяжелое атомное ядро. Оно вылетело из какого-то экстремального космического ускорителя (возможно, из активных галактик вроде NGC 6946 или Messier 82), имея еще более чудовищную энергию. По пути к Земле ядро медленно теряло свои фрагменты, «худело», но сохранило ядро своей мощи, что и позволило ему пробить космологический заслон и долететь до наших детекторов.
Что тут скажешь. Похоже. Мы наконец-то поняли, что Вселенная способна швыряться не просто "песком" из протонов, а настоящими "камнями" — тяжелыми элементами, разогнанными до сингулярных величин. Моя оценка как ученого: это тектонический сдвиг в методологии. Раньше, строя телескопы космических лучей, мы искали источники по прямой линии, как будто смотрим на летящую пулю. Теперь мы официально признаем: самые мощные вестники космоса — это тяжелые, заряженные ядра, чьи треки в пространстве запутаны магнитным хаосом. Нам придется полностью перестроить алгоритмы поиска космических фабрик. Мы не просто разгадали тайну одной частицы, мы получили новую оптику для изучения экстремальной Вселенной, которую раньше считали недосягаемой».
Для обывателя может показаться, что ученые просто спорят о деталях поведения далекой космической пыли. Но ценность открытия Аматэрасу выходит далеко за рамки чистой академической науки.
Во-первых, это понимание фундаментальных пределов материи.
Во-вторых, это напрямую связано с безопасностью будущих космических путешествий.
Свежие новости физики с авторской оценкой и моими комментариями регулярно на этом канале.
⚠️ Поставьте лайк и подпишитесь, чтобы не пропускать обновления! Это поможет каналу развиваться, а вам видеть больше интересного из мира физики в ленте!