Στο άρωμα ενός προϊστορικού επιταχυντή σωματιδίων;
Οι επιταχυντές των σωματιδίων, όπως ο μεγάλος επιβάτης Hadron (LHC) στο CERN, είναι ισχυρά μηχανήματα που έχουν σχεδιαστεί για να επιταχύνουν τα φορτισμένα σωματίδια σε υψηλές ενέργειες και να τους σπάσουν για να μελετήσουν τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της ύλης. Αυτοί οι ανθρωπογενείς επιταχυντές έχουν φέρει επανάσταση στην κατανόησή μας για τη φυσική των σωματιδίων, αλλά η ύπαρξή τους στη φύση έχει παραμείνει ένα μυστήριο.
Χρησιμοποιώντας δεδομένα από τον ανιχνευτή επιφάνειας συστοιχίας τηλεσκοπίου στη Γιούτα, μια διεθνή ομάδα ερευνητών με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Τόκιο ανίχνευσε μια κοσμική ακτίνα υψηλής ενέργειας με ενέργεια 100 εκατομμυρίων φορές μεγαλύτερη από την ενέργεια των πρωτονίων που επιταχύνθηκε από το LHC. Αυτή η εξαιρετικά υψηλή-ενέργεια κοσμική ακτίνα, που ονομάστηκε σωματίδιο "OH-MY-GOD" όταν παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1991, πιστεύεται ότι προέρχεται από έναν μακρινό γαλαξία.
Περαιτέρω ανάλυση των δεδομένων που καταγράφηκαν από τη συστοιχία τηλεσκοπίων αποκάλυψε ότι η διαδρομή του σωματιδίου "OH-MY-GOD" ευθυγραμμίστηκε με ένα στενό πίδακα εκπομπής ραδιοφώνου από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που βρίσκεται περίπου 1 δισεκατομμύριο έτη φωτός μακριά στον αστερισμό των Boötes. Αυτή η ευθυγράμμιση υποδηλώνει ότι το σωματίδιο εξαιρετικά υψηλής ενέργειας μπορεί να έχει επιταχυνθεί από τα αεριωθούμενα αεροσκάφη της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας, ενεργώντας σαν ένας φυσικός επιταχυντής σωματιδίων.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύονται στο περιοδικό Physical Review Letters, παρέχουν επιτακτικές αποδείξεις για την ύπαρξη φυσικών επιταχυντών σωματιδίων στο σύμπαν. Αυτοί οι επιταχυντές θα μπορούσαν να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στην παραγωγή κοσμικών ακτίνων υψηλής ενέργειας, οι οποίες είναι υποατομικά σωματίδια που βρέχονται στη γη από το διάστημα με ενέργειες πολύ πέρα από αυτό που μπορεί να επιτευχθεί από τους επιταχυντές που κατασκευάζονται από τον άνθρωπο.
Η μελέτη αυτών των φυσικών επιταχυντών και των κοσμικών ακτίνων που παράγουν θα μπορούσαν να ρίξουν φως στα ακραία περιβάλλοντα και τις ενεργειακές διεργασίες που εμφανίζονται κοντά σε υπερμετρικές μαύρες τρύπες και άλλα κοσμικά φαινόμενα, προσφέροντας πολύτιμες γνώσεις στο πρώιμο σύμπαν και την προέλευση των σωματιδίων υψηλής ενέργειας.
Η ανίχνευση ενός δυνητικού επιταχυντή φυσικού σωματιδίου ανοίγει επίσης συναρπαστικές οδούς για μελλοντικές έρευνες στη φυσική των αστροπαρτικών. Υπογραμμίζει τη σημασία των παρατηρητών εδάφους, όπως η συστοιχία τηλεσκοπίων, στην εξερεύνηση των υψηλότερων ενεργειακών φαινομένων του σύμπαντος και στην κατανόηση των θεμελιωδών νόμων που διέπουν τον κόσμο.
