برخلاف انتظار دانشمندان
دانشمندان ناسا در بررسی‌های خود موفق شده‌اند اولین نشانه‌های مستقیم از بهمن‌های پوزیترونی را که در اثر توفان‌های تندری زمین به فضا پرتاب می‌شود، رصد کنند. پوزیترون پادماده الکترون است.
به گزارش خبرگزاری مهر به‌نقل از دیلی‌میل، ردیاب‌های تلسکوپ فضایی فرمی که ویژه رصد پرتوهای گاما طراحی شده، توانسته ذرات پوزیترون را به‌مدت 30هزارم ثانیه در توفان‌های تندری زمین ردیابی کند. دانشمندان پروژه تلسکوپ فرمی این پدیده را به‌شکل انفجار متمرکز پرتوهای پوزیترونی در رعدوبرقی برفراز آسمان نامیبیا مشاهده کنند. در زمان وقوع این پدیده، تلسکوپ فرمی 5هزار کیلومتر با رعدوبرق فاصله داشت.
پوزیترون، پادماده الکترون است و هرچند جرمش با جرم الکترون برابر است، اما بار الکتریکی و دیگر خواصش مخالف الکترون است. در صورت برخورد ماده و پادماده با یکدیگر، مانند الکترون و پوزیترون، هردوناپدید شده و به انرژی تبدیل می‌شوند.
پادماده را نخستین بار پل دیراک، فیزیک‌دان انگلیسی و برنده جایزه نوبل در اوایل قرن بیستم پیش‌بینی کرد. اکنون سال‌هاست که دانشمندان می‌دانند پرتوهای گامایی که در اثر برخورد توفان‌های خورشیدی به جو زمین پدید می‌آید، می‌توانند در فرآیند تشکیل زوج‌ذرات، الکترون و پوزیترون به‌وجود بیاورند. وقتی پرتوهای گاما در انرژی خاصی به یک اتم برخورد کنند، می‌توانند زوج ذره الکترون و پوزیترون را به‌وجود بیاورند.
زمین پیوسته توسط پرتوهای خورشید، پرتوهای کیهانی رسیده از فضاهای دور و دیگر ذرات پرانرژی بمباران می‌شود و بنابراین همیشه تعدادی پوزیترون در هر شبانه‌روز دیده می‌شودد؛ اما جهت حرکت، تعداد و انرژی ذراتی که ردیاب‌های تلسکوپ فرمی آشکار کرد، با انواع معمولی متفاوت بود. تلسکوپ فرمی توانست حدود 100هزار میلیارد پوزیترون را آشکار کند که منبع آن، رعدوبرقی در آفریقا بود و ذرات فوران‌یافته از آن تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین به‌سوی تلسکوپ منحرف شده بودند.
شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای دانشمندان انستیتو فناوری فلوریدا 3 مرحله اصلی را برای خلق این ذرات نشان می‌دهد. در ابتدا، میدان الکتریکی بخش‌های فوقانی توده توفانی، بهمنی از ذرات الکترون را ایجاد می‌کند که به سوی بالا پرتاب می‌شوند. الکترون‌ها در برخورد با مولکول‌های جو، منحرف می‌شوند و پرتوهای گاما آزاد می‌کنند که قوی‌ترین پرتوهای الکترومغناطیس است. تصویر شماره1 ، این رویداد را نشان می‌دهد که 0.2 میلی‌ثانیه پس از رعدوبرق، بهمن الکترونی به ارتفاع 15 کیلومتری از سطح زمین رسیده است.
در برخورد پرتوهای گاما با الکترون‌ها، عکس پدیده کامپتون اتفاق می‌افتد و الکترون‌ها آن‌قدر انرژی می‌گیرند که سرعتشان به نزدیکی سرعت نور می‌رسد. برخی از این پرتوهای گاما نیز از نزدیکی هسته اتم‌ها می‌گذرند که در آن‌جا، پرتوهای گاما به یک زوج ماده-پادماده یعنی الکترون و پوزیترون تبدیل می‌شوند. انررژی این زوج ذرات به‌قدری زیاد است که به راحتی از میدان گرانشی زمین فرار می‌کنند؛ هرچند که به‌دلیل تاثیر میدان مغناطیسی زمین بر بار الکتریکی آنها، در مسیری مارپیچی از زمین دور می‌شوند. عکس شماره 2، این پدیده را در 1.4 میلی‌ثانیه پس از رعدوبرق نشان می‌دهد.
و عکس شماره 3 که 1.98 میلی‌ثانیه پس از رعدوبرق گرفته شده، موقعیت ذرات الکترون و پوزیترون را در ارتفاع مدار ماهواره‌ها نشان می‌دهد، جایی‌که برخورد پوزیترون‌ها با الکترون‌های درون تلسکوپ فرمی، پرتوهای گامای خاصی را به‌وجود آورد که آشکارسازهای فرمی آنها را ردیابی کردند.
این کشف بنیادین جدید نشان می‌دهد سیاره ما چگونه کار می‌کند. ایده وجود توفان‌های تندری که می‌توانند پادماده ایجاد کنند و آن‌را به فضا پرتاب کنند، اکنون فراتر از داستان‌های علمی تخیلی است. هرچند هنوز جزئیات زیادی درباره چگونگی فرآیند رعدوبرق وجود ندارد، اما کشف خلق پوزیترون در رعدوبرق می‌تواند راهنمای مهمی برای درک این پدیده جوی باشد.
Twitter
Google
Yahoo
Delicious
بالاترین
دنباله
نسخه‌ی چاپی
ارسال اين مطلب به دوستان