مصادر «مجهولة» للأشعة الكونيّة العالية الطاقة

كشفت المعلومات العلمية التي قدّمتها اخيراً الأجهزة الكاشفة، عن بعض الألغاز المتعلّقة بمصادر الأشعة الكونية التي تحتوي على طاقة كبيرة جداً.
فقبل نصف قرن، شاهد خبراء في مدينة «نيو مكسيكو» الأميركية، ذرّة من نوع لم تكن النظريات العلمية تتوقع أن يكون موجوداً. وتمكّن شعاع كوني وهو عبارة عن نواة ذرة تسير في الفضاء بسرعة كبيرة، من الارتطام بكاشف أشعة خلال تجربة علمية سُمّيت «فولكينو رانش»، ما ولّد طاقة تعادل مئة إكزا إلكترون فولط، وهو رقم يكتب على هيئة واحد يضاف إليه عشرون صفراً. ولا يستطيع أحد على الأرض استيلاد طاقة بهذه القوة.
وبعد مرور ثلاثين عاماً، اصطدم شعاع كوني آخر بكاشف الأشعة الكونية في ولاية يوتاه الأميركية وسمّي «فلاي آي». وسجّل طاقة بلغت 300 إكزا إلكترون فولط، ما يفوق الطاقة الموصوفة آنفاً بثلاثة أضعاف. ومن المتوقع أن يكون بروتوناً يسافر بسرعة لا تقل عن سرعة الضوء إلا بمقدار 0.000000000000000000005 في المئة! وسجل طاقة حركية توازي تلك التي تحملها طابة بيسبول منطلقة بسرعة تتجاوز مئة كيلومتر في الساعة. وأطلق علماء الفيزياء عليها اسم ذرّة «يا إلهي».
السر في... البروتون
من أين جاءت هذه الأنواع الغرائبية من الأشعة؟ صدمت هذه الأنواع علماء الفلك، إذ قدّم كاشف الأشعة «فلاي آي» الاتجاه التقريبي للذرّة التي حاول العلماء رصدها، ولكنها لم تظهر في أي مكان من الفضاء الكوني. وفي المقابل، تراكمت الكمية الأكبر من المعلومات عن هذه الأنواع من الأشعة، خلال تسعينات القرن العشرين. وحينها، رصد أكبر كاشف للأشعة، وهو «أكينو جاينت إر شاور أري» (مقرّه قرب طوكيو)، عشرات الذرّات التي بلغت طاقاتها 200 إكزا إلكترون فولط. ودفعت نتائج هذه التجربة خبراء الفلك إلى تشييد كاشف أشعة متطوّر بإمكانه رصد هذا النوع من الأشعة الكونية. وبذا، استطاع مرصد «بيار أوغر» في الأرجنتين خلال السنوات القليلة الماضية، من الحصول على بعض المعلومات حول مصدر هذه الأشعة، لكن هذه المعلومات لا تزال غير كافية.
اكتشف الخبراء معلومات كثيرة حول الأشعة الكونية منذ مئة عام تقريباً عندما أجروا تجارب حول أنواع الأشعة التي تظهر في الفضاء الكوني. واكتشفوا أنّ 89 في المئة منها هي بروتون أو نواة هيدروجين. وتذكيراً، تتألف نواة الذرّة من مُكوّنين هما البروتون والنيوترون، ولا تضم نواة ذرّة الهيدروجين سوى بروتون مفرد. ولاحظ العلماء أيضاً أن ال11 في المئة المتبقية هي نواة لذرّة الهيليوم التي تحتوي اثنين من البروتونات مع اثنين من النيوترونات. واعتبر خبراء الفلك أنّ معظم الذرّات التي فاقت طاقتها ال1010 إكزا إلكترون فولط، هي ذرّات آتية من الشمس. ورأوا أن بقية الأشعة تنجم عن حركة ذرّات آتية من خارج نظامنا الشمسي.
وكذلك، رأت مجموعة من الباحثين أنّ الأشعة الكونية المتوسطة المدى تستمدّ طاقتها من تصادم موجات صادرة عن نجوم عملاقة منفجرة. ولم يتمكن هؤلاء من شرح مصدر الأشعة التي تحمل طاقة تفوق 200 إكزا إلكترون فولط. وفي المقابل، تداول هؤلاء عدداً كبيراً من المصادر لهذا النوع من الطاقة العالية جداً، كأن تكون نقاطاً ساخنة ضمن نجوم مفعمة بالحيوية، أو أن تأتي من تفجّر أشعة «غاما»، أو أن ترافق تدفقات ناتجة من ثقوب سوداء كثيفة توجد داخل نواة كواكب نشيطة أو غيرها. وتوصّل بعض علماء الفلك إلى أفكار أكثر خيالية، على غرار نسبة هذه الأشعة العالية الطاقة إلى اختلالات ضخمة حدثت في فترات مبكرة بعد «الانفجار الكبير» الذي يفترض أنه حدث قبل ما يزيد على 13.5 بليون سنة.