Υπερ ενεργειακές κοσμικές ακτίνες

Για πάνω από μια δεκαετία, οι φυσικοί στην Ιαπωνία βλέπανε κοσμικές ακτίνες που κανονικά δε θα έπρεπε να υπάρχουν. Οι κοσμικές ακτίνες είναι σωματίδια, κυρίως πρωτόνια αλλά κάποιες φορές επίσης ατομικοί πυρήνες με μεγάλο βάρος, που ταξιδεύουν μέσα από το σύμπαν με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Κάποιες κοσμικές ακτίνες που εντοπίστηκαν στη Γη έχουν προκληθεί από βίαια γεγονότα όπως σούπερ νόβα, αλλά ακόμα δε γνωρίζουμε την προέλευση των σωματιδίων υψηλότερης ενέργειας, που είναι τα πιο ενεργειακά σωματίδια που έχουν ποτέ ειδωθεί στη φύση. Αλλά αυτό δεν είναι το πραγματικό μυστήριο.

Καθώς τα σωματίδια των κοσμικών ακτινών ταξιδεύουν μέσα από το διάστημα, χάνουν ενέργεια σε συγκρούσεις με χαμηλής ενέργειας φωτόνια που διαχέονται στο σύμπαν, όπως αυτά της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Η ειδική θεωρία της Σχετικότητας του Einstein υπαγορεύει πως οποιεσδήποτε κοσμικές ακτίνες πλησιάζουν τη Γη από κάποια πηγή εκτός του Γαλαξία μας, θα έχουν υποστεί τόσες πολλές ενεργειοβόρες συγκρούσεις που η μέγιστη δυνατή ενέργειά τους θα είναι 5 επί 10 στην δέκατη ενάτη ηλεκτρονιοβόλτ. Αυτό είναι γνωστό ως το όριο Greisen-Zatsepin-Kuzmin.

Κατά τη διάρκεια της προηγούμενης δεκαετίας ωστόσο, το AGASA (Akeno Giant Air Shower Array, μια διάταξη που κατασκευάστηκε με στόχο να μελετήσει την προέλευση κοσμικών ακτινών εξαιρετικά υψηλής ενέργειας και που αποτελείται από 111 ανιχνευτές σωματιδίων διασπασμένους σε μια περιοχή περίπου 100 τετραγωνικών χιλιομέτρων ) του Πανεπιστημίου του Τόκιο, ανίχνευσε αρκετές κοσμικές ακτίνες που υπερέβαιναν το όριο GZK (Greisen Zatsepin Kuzmin). Θεωρητικά, θα μπορούσαν να προέρχονται μόνο μέσα από τον δικό μας Γαλαξία, έχοντας αποφύγει ένα ενεργειοβόρο ταξίδι διαμέσου του σύμπαντος. Ωστόσο, οι επιστήμονες δε μπορούν να βρουν κάποια πηγή αυτών των ακτινών από τον Γαλαξία μας. Τι συμβαίνει λοιπόν;

Μια πιθανότητα είναι πως κάτι δεν είναι σωστό με τα αποτελέσματα του AGASA. Μια άλλη είναι, πως ο Einstein είχε λάθος. Σύμφωνα με την ειδική θεωρία της Σχετικότητας, ο χώρος είναι ίδιος σε όλες τις κατευθύνσεις, αλλά τι θα συνέβαινε εάν τα σωματίδια μπορούσαν να μετακινηθούν πιο εύκολα σε ορισμένες κατευθύνσεις; Τότε οι κοσμικές ακτίνες θα διατηρούσαν περισσότερη από την ενέργειά τους, επιτρέποντάς τους να σπάσουν το όριο GZK.

Οι Φυσικοί του πειράματος Pierre Auger στην Mendoza της Αργεντινής, ασχολούνται αυτή τη στιγμή με το συγκεκριμένο πρόβλημα. Χρησιμοποιούνε 1600 ανιχνευτές που είναι διεσπαρμένοι σε μια έκταση 3000 τετραγωνικών χιλιομέτρων και θα είναι σε θέση να προσδιορίσουν τις ενέργειες εισερχόμενων κοσμικών ακτινών ώστε να ρίξουν περισσότερο φως στα αποτελέσματα του AGASA.

Ο Alan Watson, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιου του Leeds στη Μεγάλη Βρετανία και εκπρόσωπος του σχεδίου Pierre Auger, είναι ήδη πεπεισμένος πως υπάρχει κάτι σημαντικό που συμβαίνει με το θέμα αυτό. Δεν έχω αμφιβολίες πως υπάρχουν γεγονότα που ξεπερνούν το όριο των 10 στην εικοστή ηλεκτρονιοβόλτ. Υπάρχουν επαρκή παραδείγματα για να με πείσουν, δηλώνει. Η ερώτηση είναι τώρα, τι είναι αυτά; Πόσα από αυτά τα σωματίδια εισέρχονται και από ποια κατεύθυνση προέρχονται; Μέχρι να φτάσουμε στην πληροφορία αυτή, δεν μπορεί κανείς να πει πόσο εξωτική θα είναι η εξήγηση.