În 1991, un experiment desfășurat la Universitatea din Utah, numit Fly’s Eye, a detectat cea mai energetică rază cosmică observată vreodată. Numită ulterior particula „Oh-My-God”, această descoperire a uimit comunitatea științifică, deoarece energia sa depășea orice limită teoretică cunoscută. Astrofizicienii nu au reușit să identifice nicio sursă galactică capabilă să genereze un astfel de fenomen, ridicând întrebări fundamentale despre natura universului.
O nouă rază cosmică detectată în 2021
Pe 27 mai 2021, experimentul Telescope Array a identificat o altă rază cosmică de energie extremă, a doua ca mărime înregistrată vreodată. Energia acestei particule subatomice a fost estimată la 2,4 × 10^20 eV, echivalentă cu impactul unei cărămizi căzute pe degetul unui picior.
Experimentul a fost condus de cercetători de la Universitatea din Utah și Universitatea din Tokyo, utilizând o rețea de 507 detectoare de suprafață distribuite pe 700 km² în apropiere de Delta, Utah. Particula a fost detectată într-o zonă izolată a spațiului numită Vidul Native, unde nu există surse evidente de radiații cosmice de asemenea magnitudine.
„Aceste particule au energii atât de mari încât nu ar trebui să fie influențate de câmpurile magnetice galactice și extragalactice, ceea ce înseamnă că ar trebui să le putem urmări până la sursă. Cu toate acestea, atât particula Oh-My-God, cât și această nouă rază cosmică nu par să aibă o origine clară”, a explicat John Matthews, coautor al studiului.
Acceleratorii naturali ai universului
Raze cosmice sunt produse ale unor evenimente cosmice violente, care generează particule subatomice speed up la viteze apropiate de cea a luminii. Aceste particule interacționează cu atmosfera Pământului, provocând cascade de particule secundare detectabile la sol.
Determinarea sursei acestor raze cosmice este o provocare majoră. Călătoria lor prin spațiu este afectată de câmpurile electromagnetice, ceea ce le modifică traiectoria. Totuși, razele de energie ultra-înaltă, precum particula Oh-My-God și noua particulă Amaterasu (denumită astfel după zeița soarelui din mitologia japoneză), par să urmeze traiectorii directe, indicând o origine necunoscută și extrem de energetică.
Depășind limitele teoretice
Astrofizicienii au stabilit o limită teoretică pentru energia maximă a razelor cosmice, cunoscută sub numele de limita Greisen–Zatsepin–Kuzmin (GZK), estimată la 5 × 10^19 eV. Aceasta este considerată pragul energetic la care particulele încep să-și piardă energie prin interacțiunea cu radiația de fond a universului.
Cu toate acestea, razele cosmice detectate în 1991 și 2021 depășesc această limită, punând sub semnul întrebării modelele actuale ale fizicii particulelor. Posibile explicații includ existența unor fenomene exotice, cum ar fi defectele în structura spațiu-timp sau interacțiuni necunoscute între particule fundamentale.
Extinderea capacităților de observare
Pentru a rezolva misterul razelor cosmice de energie extremă, Telescope Array își extinde infrastructura. Adăugarea a 500 de detectoare noi va crește suprafața acoperită la 2.900 km², sporind șansele de a capta și analiza evenimente similare.
Aceste descoperiri deschid noi perspective asupra fizicii fundamentale și a proceselor cosmice excessive. Pe măsură ce tehnologiile avansează, oamenii de știință speră să găsească răspunsuri la întrebările ridicate de aceste raze misterioase, dezvăluind noi aspecte ale universului în care trăim.
