Bilim insanları nihayet nadir görülen bir şeyin kanıtını elde etti kozmik fenomen ilk kez onlarca yıl önce yeni bir dedektör kullanılarak tahmin edildi derinlerde donmuş güney kıtası Antarktika.
Başlangıçta Soğuk Savaş sırasında bir Sovyet tarafından tasarlandı fizikçiAraştırmacılar, Antarktika buzunun altındaki küçük parçacık “şelalelerine” saçılan güçlü kozmik ışınlardan yayılan radyo darbelerinin ilk deneysel doğrulamasının artık tespit edildiğini söylüyorlar.
Çalışmaları evrendeki en güçlü parçacıklardan bazılarının gizemlerini ortaya çıkarmayı amaçlayan Askaryan Radyo Dizisi (ARA) İşbirliği’ndeki gökbilimcilere göre sonuç, hareket ettikçe radyo frekansları üreten, negatif yükler taşıyan ikincil parçacıklardan oluşan bir çağlayandır.
Ekibin çalışması yakın zamanda öne çıktı Fiziksel İnceleme Mektupları.
Soğuk Savaş dönemi tahmini doğrulandı
Bu fenomen, fizikçi Gurgen Askaryan’ın yüksek enerjili parçacıkların yoğun malzemelerden geçerken radyo dalgaları üreteceğini ilk kez öne sürdüğü 1960’ların başlarına kadar uzanıyor. Bu fenomen, parçacıkların atomlarla çarpışmasından kaynaklanır ve bu da yakındaki elektronları yakalayan ek bir parçacık yağmuru üretir. Bu elektron taramasının ürünü, Askaryan’ın tespit edilebilir radyo emisyonları oluşturacağını tahmin ettiği negatif yüklü parçacıkların serpiştirilmesidir.
Uygun bir şekilde “Askaryan radyasyonu” olarak adlandırılan bu olgunun varlığı laboratuvarda zaten doğrulanmıştı, ancak devam eden deneylerin odak noktası doğada yoğun ortamın bulunup bulunmadığını belirlemeye yönelikti; kalın buz tabakaları— kendi nesli için ideal koşulları yaratabilir.
Yıllar boyunca bu tür kanıtları tespit edemeyen fizikçilerin de doğrulayabileceği gibi, bu basit bir iş değil. Zorluğun bir nedeni, ideal ortamlarda (Dünya’nın kutupları gibi) arka plandaki radyo “gürültüsünün” onu gizleyecek kadar bol olmasıdır.
Geçmişteki bir diğer zorluk, buz gibi ortamlardaki etkiyi düzgün bir şekilde modellemek için gereken simülasyonların sınırlamalarını içeriyordu. Ancak zorlu kutup ortamında bu tür sorunların üstesinden gelmek, Askaryan Radyo Dizisinin (ARA) geliştirilmesinin tam nedenidir.
Anormal Sinyaller Ortaya Çıkıyor
Antarktika’da beş ayrı istasyonu bulunan ARA, buzun altında 200 metreye kadar derinliklerde, yaklaşık 2 kilometrelik bir alanı kapsayan radyo antenlerini çalıştırıyor.
İlk kez 2019’da 200 günden fazla süren gözlemler bir dizi anormallik kaydetti buzun altından yayılan gizemli radyo sinyallerini içeriyor. O zamanlar bir düzineden fazla anormal olay başlangıçta bilim adamlarını şaşırtmıştı. O zamandan bu yana daha gelişmiş simülasyonlar geliştirildi ve ARA ekibi bu gizemli radyo sinyallerinin uzun süredir aranan Askaryan fenomeni olup olmadığını belirlemek için çalışıyor.
Diğer emisyon kaynakları dikkate alınmıştır; Arka plandaki radyo gürültüsüne ek olarak, olasılıklar arasında yakındaki Amundsen-Scott Güney Kutbu İstasyonundan gelen radyo iletişimleri ve hatta yakındaki uçaklardan gelen radyolar da bulunmaktadır.
Neyse ki ARA ekibinin analizi, inceledikleri sinyallerin temel özelliklerinin, yakalanması zor Askaryan radyasyonunun beklenen işaretlerini taşıması nedeniyle işe yaradı. Genel olarak ekip, bir düzineden fazla olayın ortak arka plan kaynaklarına veya insan faaliyetleri tarafından üretilen diğer bilinen radyo emisyon kaynaklarına atfedilmesinin pek olası olmadığı sonucuna vardı.
Parçacık Yağmuru Basamakları
Temel olarak ekibin bulguları, sinyallerin, Antarktika’nın buz tabakalarının en üst kısımlarına girdiklerinde aşağıya doğru yayılan ve radyo emisyonları üreten beklenen negatif parçacık yağmurlarını üreten, dikey yönelimli kozmik parçacık yağmurları çağlayanlarının yan ürünü olduğunu çözdü.
Ekip, çalışmalarında şöyle yazıyor: “Gözlenen olay hızı, radyasyonun varış yönleri, sinyal şekli, spektral içerik ve elektrik alanı polarizasyonu, buz tabakasına çarpan kozmik ışın hava duşu çekirdeklerinden gelen buz içi Askaryan radyasyonuyla tutarlıdır.”
ARA ekibi şunu ekliyor: “Varış açıları, zamanlama özellikleri ve geçen olayların dürtüsel doğası göz önüne alındığında, olay hızı, termal gürültü olaylarından ve yüzeydeki olaylardan elde edilen birleşik arka plan tahminiyle tutarsızdır” diye ekliyor.
Bu önemlidir çünkü kozmik uzayın tespitine yönelik önemli bir adımdır. nötrinolarARA dedektörünün incelemek için tasarlandığı, bulunması zor bir tür yüksek enerjili atom altı parçacıklar. Askaryan radyasyonunun başarılı bir şekilde tespiti, bu daha geniş görevde önemli bir ilerlemedir, çünkü onu üreten koşullar, nötrinolarla ilişkili sinyalleri üreten koşullara oldukça benzer; temel fark, nötrinoların, kozmik ışınların aksine, çok daha derinlere nüfuz edebilmesi ve bu da çok daha dik bir açıdan yayılan sinyaller üretmesidir.
Ekip, önümüzdeki yıllarda, nötrinoları içeren bir düzineden fazla benzer olayın ARA dizisi kullanılarak tespit edilmesini bekliyor; bu, en nadir kozmik olayların bazılarına anlamlı içgörüler sağlamaya yardımcı olacak.
Ekibin son makalesi “Yüksek Enerjili Kozmik Işınlardan Buz İçi Askaryan Radyasyonunun Gözlemlenmesi” yayınlandı. Fiziksel İnceleme Mektupları.
Micah Hanks, The Debrief’in Genel Yayın Yönetmeni ve Kurucu Ortağıdır. Uzay ve astronomi odaklı bilim, savunma ve teknoloji üzerine uzun süredir muhabirlik yapan kendisine şu adresten ulaşılabilir: [email protected]. Onu X’te takip et @MicahHanksve micahhanks.com.
