Φωτόνια.

[Δροσος Γεωργιος]

Το φωτόνιο με την μεγαλύτερη ενέργεια που ανιχνεύθηκε μέχρι σήμερα

… από έκρηξη ακτίνων γάμμα.

Το 2022 ανιχνεύθηκε ένα πολύ παράξενο φωτόνιο από μια ισχυρή έκρηξη ακτίνων γάμμα, το οποίο θα έπρεπε να είχε καταστραφεί στην διαδρομή του προς τη Γη

Ο ανανάς στην πίτσα και η βροχή τα Σαββατοκύριακα δεν θα έπρεπε να υπάρχουν στη Γη, κι όμως κατά περίεργο τρόπο υπάρχουν. Και ένα μυστηριώδες κοσμικό σωματίδιο που εντοπίστηκε το 2022 δεν θα έπρεπε επίσης να έχει φτάσει στον πλανήτη μας, αλλά τα κατάφερε. Σε αντίθεση με τα δύο πρώτα, ίσως τελικά να υπάρχει μια ικανοποιητική εξήγηση για το πώς αυτό το σωματίδιο έφτασε εδώ.Το μικροσκοπικό σωματίδιο προήλθε από μια τεράστια έκρηξη ακτίνων γάμμα, δύο δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη. Η έκρηξη ήταν τόσο φωτεινή που οι ερευνητές την ονόμασαν «BOAT» (Brightest Of All Time), η πιο φωτεινή έκρηξη ακτίνων γάμμα όλων των εποχών.Όταν τα φωτόνια από την BOAT έφτασαν στη Γη στις 9 Οκτωβρίου 2022, οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι ένα από αυτά τα φωτόνια δεν ήταν σαν τα άλλα.To εν λόγω φωτόνιο εντοπίστηκε από τον Carpet, έναν ρωσικό ανιχνευτή κοσμικών ακτίνων εξαιρετικά υψηλής ενέργειας, και είχε ενέργεια περίπου 300 TeV, δηλαδή 300 τρισεκατομμύρια ηλεκτρόνιο-βολτ ή 0,00005 Joules. Πρόκειται για το φωτόνιο με την υψηλότερη ενέργεια που έχει παρατηρηθεί ποτέ από έκρηξη ακτίνων γάμμα, ξεπερνώντας κατά πολύ οτιδήποτε παράγεται από επίγειους επιταχυντές σωματιδίων, όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC). Η ενέργεια του εν λόγω φωτονίου ισοδυναμεί περίπου με την κινητική ενέργεια μιας μύγας που πετάει στο δωμάτιό μας, με την εντυπωσιακή διαφορά ότι η μύγα συνίσταται από περίπου 1022 στοιχειώδη σωματίδια.Σύμφωνα με την καθιερωμένη φυσική, το φωτόνιο αναμενόταν να αλληλεπιδράσει με φωτόνια του Κοσμικού Μικροκυματικού Υποβάθρου (CMB), παράγοντας ζεύγος ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου. Πώς λοιπόν επιβίωσε; Σε μια πρόσφατη δημοσίευσή τους στο περιοδικό Physical Review Letters, οι φυσικοί Giorgio Galanti και Marco Roncadelli υποστηρίζουν πως ίσως έχουν βρει την απάντηση.Προτείνουν ότι υποθετικά, εξαιρετικά ελαφρά σωματίδια, όπως τα επονομαζόμενα αξιόνια, ενδέχεται να συνέβαλαν στη διάδοση του φωτονίου, αλλά δεν φαίνεται να αρκούν από μόνα τους για να εξηγήσουν την ακραία ενέργειά του. Οι συγγραφείς εξετάζουν επίσης σενάρια στα οποία η διάδοση των φωτονίων τροποποιείται σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες, όπως προβλέπεται από ορισμένα μοντέλα κβαντικής βαρύτητας και παραβίασης της αναλλοιωτότητας Lorentz. Ουσιαστικά, υποστηρίζουν ότι σε ακραίες ενέργειες τα φωτόνια ενδέχεται να αλληλεπιδρούν διαφορετικά με τα φωτόνια του κοσμικού μικροκυματικού υποβάθρου, γεγονός που θα μπορούσε να αυξήσει σημαντικά την πιθανότητα να φτάσουν στη Γη αφού διανύσουν τεράστιες κοσμολογικές αποστάσεις.Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, το φωτόνιο θα έπρεπε να είχε φτάσει στη Γη περίπου μία ώρα αργότερα από τα λιγότερο ενεργητικά αντίστοιχά του από την έκρηξη ακτίνων γάμμα. Και αποδεικνύεται ότι το κινεζικό παρατηρητήριο κοσμικών ακτίνων LHAASO, πράγματι, εντόπισε λιγότερο ενεργητικά φωτόνια μία ώρα νωρίτερα από αυτό που καταγράφηκε στη Ρωσία.«Η πιο ενδιαφέρουσα πτυχή της εργασίας μας είναι ότι, για πρώτη φορά, φέρνει κοντά δύο ιδέες που μέχρι τώρα είχαν αναπτυχθεί ξεχωριστά», δήλωσε ο Marco Roncadelli, αστρονόμος στο Εθνικό Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής της Ιταλίας και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Αν μελλοντικές παρατηρήσεις επιβεβαίωναν αυτό το σενάριο, το σύμπαν θα μετατρεπόταν σε ένα φυσικό εργαστήριο για την μελέτη της κβαντικής βαρύτητας σε ενέργειες ασύγκριτα υψηλότερες από αυτές που μπορεί να επιτύχει οποιοσδήποτε επιταχυντής κατασκευασμένος στη Γη».

πηγή: This cosmic particle was never meant to reach Earth. Now scientists think they finally know why it did – https://www.scientificamerican.com/article/this-cosmic-particle-was-never-meant-to-reach-earth-now-scientists-think-they-finally-know-why-it-did/