Vědci zaznamenali extrémně energetickou kosmickou částici. Její původ je nejasný

Částicová fyzika je podivnější, než by se mohlo zdát. Vědci z mezinárodní observatoře Telescope Array, kde je zapojen také vědec z Fyzikálního ústavu AV ČR, zachytili extrémně energetickou částici, která byla pojmenována "Amaterasu" podle japonské nebeské bohyně Slunce. Původ takto vysokoenergetické částice zůstává záhadný, protože zpětné sledování směru příletu nevede k žádnému zřejmému zdroji, například galaxii.

Objev částice Amaterasu se uskutečnil 27. května 2021, popisuje jej nedávné vydání odborného časopisu Science a je bez nadsázky převratný.

Tato částice kosmického záření totiž více než milionkrát překonává energii, kterou lze vyvinout v pozemských urychlovačích. Bezprecedentní energie, kterou vykázala, je přibližně 40milionkrát vyšší než protony produkované urychlovačem LHC ve švýcarském CERN – Evropské organizaci pro jaderný výzkum.

Při zachycení této vzácné události sehrál klíčovou roli experiment Telescope Array, který se nachází v americkém Utahu. Skládá se ze soustavy povrchových detektorů s 507 stanicemi a tří fluorescenčních detektorů, které měří rozsáhlé atmosférické spršky vznikající při interakci kosmického záření s jádry plynů zemské atmosféry.

„Takto vysokoenergetické částice se objeví jen jednou za tisíc let na kilometr čtvereční, takže máme velké štěstí, že jsme je mohli detekovat," vysvětluje Federico Urban z Fyzikálního ústavu AV ČR, který se na mezinárodním experimentu podílí již více než deset let. Srovnání s předchozími vysokoenergetickými událostmi kosmického záření z let 1991, 1993 a 2001 poukazuje na význam objevu Amaterasu, protože se svou energií řadí na druhé místo hned za částici Oh-My-God zachycenou v roce 1991.

Přišla z ničeho

Směr příletu Amaterasu, nedaleko roviny Mléčné dráhy, znamená, že zde existuje silný vliv magnetického pole naší Galaxie, což představuje problém pro přesné určení zdroje.

„Když se podíváte na oblohu směrem, odkud Amaterasu přiletěla, není tam nic. Vysvětlení, že trajektorie částice, i když se jedná možná o velmi těžké jádro, by se mohla natolik změnit vlivem silného galaktického magnetického pole, docela nesedí. Různými metodami prokazujeme, že skutečně přišla z „ničeho“. Není například možné, aby částice přišla z M87, jednoho z největších možných zdrojů částic. Je to tedy celé tak trochu záhada," vysvětluje Federico Urban, specialista na magnetická pole v naší Galaxii i mimo ni, který je jedním ze spoluautorů článku v Science.

Analýza události vyvolala zajímavé otázky týkající se možných zdrojů takovéhoto kosmického záření o ultravysokých energiích (UHECR). Vědci navrhují několik vysvětlení, včetně silnějších než očekávaných magnetických polí nebo existence neznámé fyziky částic při vysokých energiích.

„Jde o to, že model magnetického pole, který nám říká, kde máme hledat, může být chybný, nebo mohou existovat magnetická pole mimo naši Galaxii, která jsou silnější, než si myslíme. A pokud tam jsou, je to velmi zajímavé, protože víceméně rozumíme tomu, jak se magnetická pole v galaxiích tvoří, ale pokud tam není téměř nic, vytvořit magnetická pole mimo kupy galaxií je velmi obtížné, není pro to důvod," sdělil Federico Urban, který vyvinul metody k ověření myšlenky, že by v prázdných oblastech vesmíru mohla existovat magnetická pole.

Detekce Amaterasu otevírá nové možnosti výzkumu nejenergetičtějších jevů ve vesmíru a nabízí vhled do mechanismů urychlování UHECR. Vědci se budou dál potýkat se záhadami, které tyto částice obklopují. Událost Amaterasu však představuje milník ve snaze jim porozumět.

Publikace:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo5095

Více informací:
Federico Urban, Ph.D.
Fyzikální ústav AV ČR
urbanf@fzu.cz

TZ ke stažení zde

Přečtěte si také

• Monografie rozkrývá vztahy mezi uměním a politikou v meziválečném Československu
• Akademie věd předá šest medailí, dvě zahraničním expertům
• Objev mini-neptunu a tajemství ztraceného horkého jupitera v systému TOI-2458
• Vědci objevili nový obří virus v římovské nádrži. Dostal jméno Budvirus
• Vědci odhalili klíčový protein pro vývoj nové generace antibiotik
• V Ústavu dějin umění zkoumají nejstarší fotografie z Městského muzea Polná
• Molekulární past na exotické kovy slibuje lepší diagnostiku a vývoj léčiv
• Jak se vzala voda na Zemi?
• Na dynamiku buněk má zásadní vliv protein MICAL1, kontroluje buněčný cytoskelet
• Vědci objevili nové druhy vzácných hub. Dovedla je k tomu analýza arzénu