معظم المسح التفصيلي للجزيئات المنقولة بالفضاء حتى الآن يفتح أسرارًا جديدة

إن دراسة استقصائية مدتها 11 عامًا للجزيئات والجسيمات المضادة بالقرب من شمسنا هي فتح تاريخ نظامنا الشمسي-ورفع أسرار جديدة حول الجسيمات نفسها.

يقول صموئيل تينغ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “يبدو الأمر كما لو كنت تمشي في غرفة مظلمة وترى الكثير من الأشياء الجديدة”.

تمتلئ الفضاء بالجزيئات النشطة ، التي تنتقل في رشقات نارية تسمى الأشعة الكونية. عندما تدخل الأشعة الكونية إلى كاشف الطيف المغناطيسي ألفا (AMS) على المحطة الفضائية الدولية (ISS) ، تفصل الحقول المغناطيسية عن جزيئاتها بناءً على شحنها الكهربائي ، ثم يقيس الكاشف كتلها وطاقاتها. هذا الانفصال أمر بالغ الأهمية لأنه يساعد في تحديد الاختلافات في سلوك الجسيم والجسيمات المضادة له ، وهو متطابق إلا مع شحنة معاكسة ، كما يقول تينغ.

قام هو وزملاؤه في تعاون AMS بتحليل أكثر من 11 عامًا من بيانات AMS ووجدوا ، من المدهش ، أننا لا نعرف الكثير عن سلوك الجسيمات كما اعتقدنا. على سبيل المثال ، كشف المسح عن اتجاهات في عدد الجزيئات مع مرور الوقت ، وفي الطرق التي تتفاعل بها أنواع مختلفة من الجزيئات مع بعضها البعض. يقول تينغ إن هناك أكثر من 600 نموذج نظري يمكن أن يفسر كل من هذه الاتجاهات – لكن لا شيء يفسر في وقت واحد كلا الاستنتاجين.

وقد تكون نتائج المسح مهمة لأكثر من جزيئات واحدة. يقول جيمي رانكين في جامعة برينستون إن الباحثين يلتقطون الأشعة الكونية مع أجهزة الكشف المختلفة لأكثر من قرن لأن خصائصهم المتغيرة يمكن أن تكون بمثابة سجلات لتاريخ النظام الشمسي. لكن لم يكن لدينا من قبل فهم مفصل لكيفية تأثير الدورة الشمسية على الأشعة ، كما تقول.

ذلك لأن 11 عامًا هي طول دورة شمسية واحدة ، لذا فإن جمع البيانات لتلك الفترة بأكملها يلتقط جميع الاختلافات المتكررة في المجال المغناطيسي للشمس ، مما يغير سلوك الأشعة الكونية. وتقول إن مثل هذا المسح التفصيلي قد يصبح مفتاحًا يفتح طريقة لاستخدام الأشعة الكونية لـ “علم الآثار في النظام الشمسي”.

يقول جافين رويل من جامعة أديليد في أستراليا ، لكن حيث تأتي الأشعة الكونية نفسها لا تزال غامضة. يقول: “إن تدابير الجسيمات AMS تأتي بشكل أساسي من خارج النظام الشمسي”. قد تساعد كمية التفاصيل الموجودة في التحليل الجديد ، بما في ذلك كيف تتصرف نوى الجسيمات المختلفة داخل الأشعة الكونية ، الباحثين على الصفر في نظرية أكثر تحديدًا لأصل الأشعة الكونية.

وهناك أسئلة كونية أخرى لم تتم الإجابة عليها. يقول إيان لو في جامعة نورث وسترن في ولاية إلينوي: “لا نرى مضادات في عالمنا ، لذا فإن حقيقة أن AMS يمكن أن يلاحظوا مضادات الراغابين ، بالنسبة لي ، هذا لغز رائع”. يقول إن أصل تلك الجسيمات المضادة للآثار قد يكون مرتبطًا بالمادة المظلمة الغامضة أو يتجاوز أفضل فهمنا الحالي للكون.

يعمل Ting وزملاؤه الآن على ترقية كاشف AMS ليكونوا قادرين على اكتشاف المزيد من الجزيئات – والتنسيق مع رواد الفضاء الذين سيساعدون في تثبيته.