På duften af ​​en førhistorisk partikelaccelerator?

Forskere kan have fundet de første potentielle tegn på en naturligt forekommende partikelaccelerator i jordens atmosfære, hvilket giver et indblik i de højenergiprocesser, der formede vores planets tidlige udvikling.

Partikelacceleratorer, såsom Large Hadron Collider (LHC) ved CERN, er kraftfulde maskiner designet til at accelerere ladede partikler til høje energier og smadre dem sammen for at studere stoffets grundlæggende byggesten. Disse menneskeskabte acceleratorer har revolutioneret vores forståelse af partikelfysik, men deres eksistens i naturen er forblevet et mysterium.

Ved hjælp af data fra Telescope Array Surface Detector i Utah opdagede et internationalt team af forskere ledet af University of Tokyo en højenergisk kosmisk stråle med en energi, der er 100 millioner gange større end energien af ​​protoner accelereret af LHC. Denne ultra-højenergiske kosmiske stråle, kaldet "Oh-My-God"-partiklen, da den blev observeret første gang i 1991, menes at have sin oprindelse i en fjern galakse.

Yderligere analyse af data optaget af Telescope Array afslørede, at "Oh-My-God"-partiklens vej var på linje med en smal stråle af radioemission fra et supermassivt sort hul placeret omkring 1 milliard lysår væk i stjernebilledet Boötes . Denne justering antyder, at den ultra-højenergi-partikel kan være blevet accelereret af strålerne fra det supermassive sorte hul, der fungerer som en naturlig partikelaccelerator.

Resultaterne, offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Letters, giver overbevisende beviser for eksistensen af ​​naturligt forekommende partikelacceleratorer i universet. Disse acceleratorer kan spille en afgørende rolle i produktionen af ​​højenergiske kosmiske stråler, som er subatomære partikler, der regner ned på Jorden fra rummet med energier langt ud over, hvad der kan opnås med menneskeskabte acceleratorer.

At studere disse naturlige acceleratorer og de kosmiske stråler, de producerer, kan kaste lys over de ekstreme miljøer og energetiske processer, der forekommer nær supermassive sorte huller og andre kosmiske fænomener, hvilket giver værdifuld indsigt i det tidlige univers og oprindelsen af ​​højenergipartikler.

Detekteringen af ​​en potentiel naturlig partikelaccelerator åbner også spændende veje for fremtidig forskning i astropartikelfysik. Det fremhæver vigtigheden af ​​jordbaserede observatorier, såsom Telescope Array, for at udforske universets højeste energifænomener og forstå de grundlæggende love, der styrer kosmos.