Osmonning sirli mehmonlari: kosmik zarrachalar haqida bilmagan narsalaringiz
Ko'zingizni osmonga qaratganingizda, uzoq va shiddatli voqealardan bizga nima tushayotganini bir marta bo'lsa ham o'ylab ko'rganmisiz? Javob: tasavvuringizdan ko'ra ko'proq narsa.
Mana bir gap: hozir, shu payt, fazodan kelgan minglab mayda zarrachalar sizning tanangizdan o'tib ketayapti. Ularni ko'ra olmaysiz, seza olmaysiz. Ular shunchaki bor — jimjit, hamma narsadan o'tib.
Bular myuonlar deb ataladi. Ular kosmik nurlar — o'tgan yulduz portlashlari va boshqa kosmik falakkatlardan chiqadigan injooq zarrachalar — Yer atmosferasining yuqori qismidagi atomlar bilan to'qnashganda hosil bo'ladi. Natijada paydo bo'lgan zarracha yomg'iri ichida myuonlar bor. Ular atmosfera, devor, tosh va ha, sizning o'zingizdan ham zararsiz o'tib ketadi.
Zo'r, to'g'rimi?
Qiyinchilik nimada?
Olimlar myuonlarni o'nlab yillardir bilishadi. Ulardan ajoyib ishlar uchun ham foydalangan — masalan, 2016-yilda Giza piramidalarining ichida yashirin koridor topishgan. Ha, qadimiy dunyo mo''jizalariidan birida sirli xonani fazodan kelgan zarrachalar yordamida topishgan.
Ammo muammo bor: an'anaviy myuon detektorlari unchalik qulay emas. Kitob javonidek katta elektronika tokchasi, katta pul, va chuqur bilim talab etiladi.
Bu ikkita katta muammoga olib keladi:
- Tadqiqotchilar tajriba o'tkazish imkoniyatlariga cheklangan
- Talabalar bu qiziq fizika bilan amaliy ishlashga kamroq imkon topadi
Particle fizikasiga zamonaviy qurilma emas, 80-yillar kompyuteri ko'rinishidagi asbob qiziqtiradi, albatta.
CosmicWatch: Kichkina qurilma katta ishlar uchun
Spencer Axani — Delaver universiteti fizika professori — bu holatni o'zgartirishga qaror qildi.
Axani va uning jamoasi CosmicWatch — hayvonli krekerlar qutisi o'lchamidagi myuon detektori — yaratdi. Yana bir qiziq tomoni: uni $100 atrofida narxda yig'ish mumkin.
Qurilma o'ta sodda: myuon o'tganda charaqlaydi va sanaydi. Ma'lumotni saqlab, keyin tahlil qilishingiz mumkin. U ko'chma, arzon va hamma narsani o'zgartirdi.
"CosmicWatch detektorlari bizga dramatik ravishda arzon narxda, kompakt va ko'chma shaklda ko'proq fizika tajribalarini o'tkazish imkonini beradi, ko'plab yangi eksperiment turlari va ommaviy ilmiy loyihalar eshiklarini ochadi." — Spencer Axani
Antarktidadan sinf xonasigacha
Hikoya yanada qiziqarli bo'ladi. Axani CosmicWatchni 2017-yilda MITda aspirant bo'lganida yaratgan. Asl maqsadi? Antarktidagi IceCube rasadxonasiga mo'ljallangan kompakt detektor qurish — bir mil qalin muz ostiga ko'milgan katta neytrino detektori.
Texnologiya shundan rivojlandi. Axani shuni angladi: aynan shu tamoyillar particle fizikasini hamma uchun — maktab o'quvchilaridan tortib oddiy olimlarga qadar — ochiq qilishi mumkin.
Endi Delaver universiteti talabalari o'zlari bu detektorlarni yig'adilar. Ular tezkor elektronika haqida o'rganadilar, o'z tajribalarini loyihalab, kosmik zarrachalarni real vaqtda "ko'rishadi". Bundan yaxshiroq nima bo'lishi mumkin?
Nima uchun bu muhim?
"Balki qiziq, leki menga nega kerak?" deb o'ylayotgandirsiz.
Mana nima uchun bu muhim: myuonlar bizga koinotdagi eng kuchli voqealar — o'tgan yulduzlar, gamma-nur chaqnalari, blazarlar haqida xabar beradi. Myuonlarni o'lchab, olimlar kosmik nurinng energiyasi, massasi va qayerdan kelganini aniqlashadi.
Va yana bir gap — myuonlar Einsteinning nisbiylik nazariyasini tasdiqlashga yordam berdi! 1940-yillarda bu zarrachalarni o'lchash nisbiylikning dastlabki eksperimental isbotlaridan birini berdi. Ko'rinmaydigan zarracha uchun yaxshi natija, to'g'rimi?
CosmicWatchning kelajagi qanday?
Eng so'nggi versiya (CosmicWatch 3.0) yaqinda chiqdi va u iloji boricha kuchli. Yangi detektor atrof-muhitni kuzatadi, yuqori radiasiya darajasini boshqaradi va ma'lumotlarni tezroq to'playdi.
Tadqiqotchilar endi CosmicWatchni jiddiy eksperimentlarda ham ishlatmoqda. U katta miqdordagi qorong'i modda detektorlarini kalibrlashda va qorong'i moddani tashkil etishi mumkin bo'lgan sirli zarrachalarni izlashda qo'llanilmoqda.
Va bu yerda ayniqsa hayratlanarli qism: olimlar kosmik kemalarda va raketalarda kosmik nurlarni o'lchaydigan versiya ustida ishlamoqda. Arzon va ko'chma zarracha detektori kosmos bo'ylab uchib yurib — biz nimalarni kashf etishimiz mumkin?
Xulosa
Mana meni hayratga soladigan narsa. O'nlab yillar davomida kosmik zarrachalarni o'rganish qimmatbaho asboblar va maxsus bilim ortidagi edi. Endi bir dona $100 lik, non qopqog'i kattalikdagi qurilma fizikani g'ayrioddiy tarzda hamma uchun ochiq qilmoqda.
Koinot haqidagi keyingi katta kashfiyot bir maktab o'quvchisi — garajida CosmicWatch bilan — qo'lida bo'lishi mumkin. Va to'g'ri, bunaqa ehtimollikka pul tikmaslik mumkin emas.