بازسازی انفجار پرتو گاما برای نخستین بار در محیط آزمایشگاه

شلیک پرتو گاما یا شلیک شدید نوری، درخشان ترین رویداد نجومی قابل مشاهده ی جهان محسوب می شود. این موج های پرانرژی پرتوهای گاما در زمانی کم تر از چند ثانیه یا دقیقه منتشر می شوند. برخی از شلیک های پرتو گاما بسیار درخشان هستند؛ به طوری که می توان آن ها را با چشم غیرمسلح دید؛ مانند شلیک مشهورGRB 080319Bکه سال ۲۰۰۸ توسط مأموریت کاوشگر سویفت ناسا (Swift GRB Explorer) کشف شد.

اما با وجود قدرتمند بودن این پدیده ی نجومی، دانشمندان هنوز دلیل شلیک پرتو گاما را نمی دانند. در این بین حتی برخی بر این عقیده اند که این پدیده در واقع پیامی است که توسط تمدن های فوق پیشرفته ی فرازمینی ارسال می شود. اکنون دانشمندان توانسته اند برای نخستین بار، یک نسخه ی کوچک از شلیک پی درپی پرتو گاما را در محیط آزمایشگاه بازسازی کنند.

یکی از فرضیات در مورد منبع شلیک پرتو گاما این است که آن ها در واقع در اثرانتشار انرژی اجرام کیهانیعظیم و پرانرژی همچون سیاهچاله ها ایجاد می شوند. از این جهت که خود سیاهچاله ها هم از موضوعات اسرارآمیز ستاره شناسی محسوب می شوند، پژوهش در مورد شلیک پرتو گاما هم موضوع بسیار جالب توجهی است.

پرتوهایی که توسط سیاهچاله ها منتشر می شوند، بیشتر شاملالکترون هاوپادمادهحاوی ذراتپوزیترونهستند. همه ی این ذرات دارای همتایان پادماده ای دقیقا مشابه خودشان هستند؛ اما با باری متضاد. این پرتوها میدان مغناطیسی قوی دارند و چرخش ذرات در اطراف میدان های مغناطیسی منجر به شلیک پرتو گاما می شود. البته این تنها یکی از فرضیات مطرح شده است.

دانشمندان هنوز دقیقا نمی دانند که میدان های مغناطیسی چگونه پدید می آیند. متأسفانه در پژوهش شلیک پرتوی گاما مشکلاتی وجود دارد.این پدیده نه تنها در زمانی بسیار کوتاه رخ می دهد؛ بلکه در فواصلی بسیار دور و در کهکشان های دوردست به وقوع می پیوندد؛ کهکشان هایی که حتی میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارند. برای درک بهتر می توانید عددی با ۲۵ صفر را تصور کنید؛ فاصله ی میلیارد سال نوری از ما در واحد متر چنین عددی است. به این جهت، دانشمندان در واقع در حال پژوهش در مورد پدیده ی نجومی هستند که به طرز غیر قابل باوری در نواحی دورست و به صورت تصادفی رخ می دهد و تنها چند ثانیه طول می کشد.

قدرتمندترین لیزر جهان

دانشمندان اخیرا پیشنهاد داده اند که بهترین روش برای کشف رازهای شلیک پرتو گاما، بازسازی آن در محیط آزمایشگاهی است. در حقیقت دانشمندان در این مورد، می توانند منبع کوچکی از پرتوهای الکترون و پوزیترون را بازسازی و نحوه ی رفتار آن ها را مشاهده کنند. به تازگی گروهی بین المللی با استفاده از یکی از قوی ترین لیزرهای جهان، موفق شده اند این پدیده را برای نخستین بار بازسازی کنند. این پژوهشگران از لیزر جمینی (Gemini) در آزمایشگاه رادرفورد اپلتون در انگلستان بهره بردند.

جمینی که از آن به عنوان قوی ترین لیزر جهان نام برده می شود، انرژی بسیار بالایی منتشر می کند. از این جهت، بهترین ابزار برای انتشار پرتو گاما و بررسی نحوه ی رفتار آن است. پژوهشگران در این آزمایش موفق شدند برخی عوامل کلیدی (از جمله نحوه ی ایجاد میدان های مغناطیسی) را که در پدید آمدن شلیک پرتو گاما نقش اصلی را ایفا می کنند، بررسی کنند و با این آزمایش توانستند برخی از فرضیات خود در مورد نحوه ی عملکرد میدان مغناطیسی و قدرت آن ها را تأیید کنند. در واقع آن ها دریافتند که مدل های شبیه سازی شده ای که برای درک شلیک پرتو گاما مورد استفاده قرار می گیرند، درست هستند. مورد دیگر اینکه، این آزمایش نه تنها برای بررسی شلیک پرتوهای گاما اهمیت دارد، بلکه باید در نظر داشت ماده ای که تنها ازالکترون هاوپوزیترون هاساخته شده باشد، یک ماده ی فوق العاده منحصربه فرد است.

ذرات طبیعی در زمین عمدتا ازاتمساخته شده اند؛ ذراتی که دارای یک هسته ی مثبت سنگین اند که از ابرهای نور و الکترون های منفی احاطه شده اند. با توجه به تفاوت باورنکردنی وزن بین این دو ذره (سبک ترین هسته دارای وزنی معادل ۱۸۳۶ برابر یک الکترون است)، تقریبا تمام پدیده هایی که ما در زندگی روزمره تجربه می کنیم، از پویایی الکترون ها نشأت می گیرند که در پاسخ به ورودی های خارجی (همچون نور، ذرات دیگر، میدان مغناطیسی) بسیار سریع تر واکنش نشان می دهند.

اما در یک پرتو الکترونی-پوزیترونی، هر دو ذره دقیقا دارای جرمیهمسانهستند؛ از این جهت، واکنش متفاوت این دو می تواند به نتایج جالب توجهی بینجامد. به عنوان مثال، در دنیای الکترونی-پوزیترونی صدا وجود ندارد. اما چرا دانشمندان به رویدادهایی که در فواصلی بسیار دوردست رخ می دهند، اینچنین اهمیت می دهند؟ در این مورد دلایل مختلفی مطرح است. به عقیده ی دانشمندان درک چگونگی ایجاد شلیک پرتو گاما به آن ها امکان درک بیشتر سیاهچاله ها و در نتیجه چگونگی پدید آمدن جهان را می دهد. البته در این بین، برخی از پژوهشگران هنوز هم به دنبال یافتن پیام های نهفته تمدن های فرازمینی در این ذرات پرانرژی هستند.

مؤسسه ی جستجو هوش فرازمینی (SETI) که سال ها است در این مورد تلاش می کند، با ثبت سیگنال های الکترومغناطیسی منتشرشده در فضا به دنبال یافتن این پیام ها است. البته واضح است که آن ها با بهره بردن از آشکارسازها می توانند سیگنال های مختلفی از فضا دریافت کنند؛ اما مسئله زمانی دشوار می شود که بخواهیم سیگنال های مربوط به تمدن های پیشرفته ی فضایی را از سیگنال های طبیعی جدا کنیم که در این صورت، باید قاعدتا به خوبی با سگینال های طبیعی هم آشنا باشیم. مشخصا چنین پژوهشی برای یافتن تمدن های پیشرفته کاربرد نخواهد داشت؛ اما اگر روزی چنین سیگنال هایی کشف شود، پژوهشگرانبا درک بهتر پدیده های طبیعی می توانند به خوبی سیگنال های مربوط به تمدن های هوشمند را جداسازی کنند!