raze gamma

Oamenii de știință americani au făcut un pas important în înțelegerea mecanismelor de formare a elementelor chimice grele din Univers.

Conform descoperit cauza excesului misterios de raze gamma de energie redusă emise de nucleul de zinc-70. Radiația gamma este același tip de radiație electromagnetică ca lumina vizibilă și este eliberată atunci când un nucleu atomic excitat trece într-o stare mai stabilă. Fizicienii măsoară în mod tradițional frecvența de emisie a acestor cuante folosind funcția de intensitate a razelor gamma.

Natura fenomenului anomal

Timp de decenii, oamenii de știință au înregistrat un efect ciudat: numărul de raze gamma de energie scăzută emise a fost mai mare decât cel prezis de calculele teoretice. Acest fenomen a fost denumit „amplificare la energie scăzută” (LEE), dar pentru o lungă perioadă de timp, tranzițiile precise care l-au cauzat au rămas neclare. Descriind reacția inițială a cercetătorilor la această problemă, autoarea principală Eleanor Ronning, cercetător la Centrul pentru Cercetarea Izotopilor Rari (FRIB) din Statele Unite, a subliniat: „Amplificarea la energie scăzută nu a fost prezisă de calcule teoretice, așa că prima sa detectare a fost un șoc pentru comunitatea științifică”. Experta a adăugat: „Este dificil de prezis unde apare LEE - nu știm ce nuclee o vor prezenta”. Măsurători recente au dovedit că tranzițiile magnetice din interiorul nucleului, care reflectă rearanjarea protonilor și neutronilor, sunt responsabile de această amplificare.

Semnificația pentru astrofizică și metodologie

Explicarea efectului LEE este esențială pentru știința spațială, deoarece ar putea crește frecvența reacțiilor de captare a neutronilor, care joacă un rol central în crearea elementelor grele în timpul exploziilor de supernove și al fuziunilor stelelor neutronice. În lucrarea lor, cercetătorii au studiat dezintegrarea beta a nucleului-mamă al cuprului-70 în stările sale izomerice fundamentale și excitate, permițându-le să examineze structura zincului-70 din două perspective. Apreciind munca în echipă, co-autoarea studiului, Andrea Richard de la Universitatea din Ohio, a remarcat: „Expertiza combinată a echipelor noastre științifice a făcut acest lucru posibil.

Principalele concluzii ale studiului oamenilor de știință:

• Motivul anomaliei este că tranzițiile magnetice din nucleul atomic sunt responsabile pentru amplificarea la energie scăzută.
• Scară cosmică: Efectul LEE influențează direct rata de formare a elementelor grele în Univers.
• Nou punct de referință: Experimentul cu zinc-70 oferă fizicienilor teoreticieni o bază pentru modelarea precisă a proceselor astrofizice.

Astronomii au raportat posibila primă observație a materiei întunecate, potrivit publicației Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Studiul este deja considerat una dintre cele mai interesante descoperiri din astrofizica modernă, deși rezultatele sale necesită confirmare.

Cum a apărut misterul materiei întunecate

Materia întunecată este o substanță invizibilă despre care se estimează că reprezintă peste 85% din toată materia din Univers. Ea leagă galaxiile între ele, dar nu interacționează cu materia obișnuită în niciun alt mod în afară de gravitație. Prin urmare, detectarea ei directă era considerată aproape imposibilă.

Astronomul Tomonori Totani explică faptul că materia barionică obișnuită este prea insuficientă pentru a menține galaxiile laolaltă. Modelele sugerează că materia întunecată o depășește numeric de cinci ori, creând un „schelet” în jurul căruia se formează stelele și planetele.

Ce au descoperit mai exact cercetătorii?

O teorie importantă susține că materia întunecată este compusă din WIMP-uri - particule masive care interacționează slab. Când se ciocnesc, ar trebui să se anihileze, producând raze gamma. Astronomii încearcă să detecteze acest semnal de zeci de ani.

O echipă a analizat date acumulate timp de 15 ani de la Telescopul Spațial Fermi Gamma-ray al NASA și a descoperit un halou de raze gamma în apropierea centrului Căii Lactee.

Potrivit autorilor studiului, „
Am detectat raze gamma cu energii fotonice de 20 de gigaelectronvolți care se propagă într-o structură asemănătoare unui halo. Intensitatea radiației este în concordanță cu anihilarea unei WIMP cu o masă de aproximativ 500 de ori mai mare decât cea a unui proton.”

Scepticismul și nevoia de verificare

Nu toți colegii împărtășesc entuziasmul. Teoreticianul Kinwa Wu a declarat:
„Avem nevoie de dovezi extraordinare pentru a face o afirmație extraordinară. Această analiză nu a atins încă acest statut.”

Totani este de acord că rezultatele sunt preliminare. Pentru a confirma descoperirea, este necesar să se găsească o semnătură similară de raze gamma în galaxiile pitice din jurul Căii Lactee. Acest lucru va deveni posibil odată ce se vor acumula mai multe date.

Încă mai suntem departe de a ajunge la concluzii definitive. Însă astronomii consideră deja observația drept una dintre cele mai promițătoare căutări efectuate vreodată pentru materie „fantomă” din Univers.