أشعة غاما فائقة الطاقة

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

أشعة غاما فائقة الطاقة هي أشعة غاما ذات طاقات فوتونية أعلى من 100 تيرا إلكترون فولت (0.1 بيتا إلكترون فولت). يبلغ ترددها أكثر من 2.42 × 10²⁸ هرتز ، وطول موجتها أقل من 1.24 × 10⁻²⁰ متر  . وقد تأكد وجود هذه الأشعة في عام 2019. [ 1 ] في بيان صحفي صدر في 18 مايو 2021، أعلن مرصد الصين الكبير لرصد زخات الهواء على ارتفاعات عالية (LHAASO) عن رصد اثنتي عشرة شعاعًا من أشعة غاما فائقة الطاقة، تتجاوز طاقاتها 1 بيتا إلكترون فولت (كوادريليون إلكترون فولت أو PeV)، بما في ذلك شعاع عند 1.4 بيتا إلكترون فولت، وهو أعلى فوتون طاقة تم رصده على الإطلاق. وقد أطلق معدّو التقرير على مصادر هذه الأشعة اسم " بيفاترونات" . في عام 2024، أعلن مرصد LHAASO عن اكتشاف أشعة غاما بطاقة 2.5 بيتا إلكترون فولت صادرة من منطقة سيغنوس إكس. [ 2 ]

أهمية

تُعدّ أشعة غاما فائقة الطاقة ذات أهمية بالغة لأنها قد تكشف مصدر الأشعة الكونية . وبغض النظر عن التأثير الضعيف نسبيًا للجاذبية، فإنها تنتقل في خط مستقيم من مصدرها إلى الراصد. وهذا يختلف عن الأشعة الكونية التي يتغير اتجاهها بفعل المجالات المغناطيسية. ومن شبه المؤكد أن المصادر التي تُنتج الأشعة الكونية ستُنتج أشعة غاما أيضًا، حيث تتفاعل جسيمات الأشعة الكونية مع النوى أو الإلكترونات لإنتاج فوتونات أو بيونات متعادلة ، والتي بدورها تتحلل إلى فوتونات فائقة الطاقة. [ 3 ]

تُقدّم نسبة الهادرونات الأولية للأشعة الكونية إلى أشعة غاما دليلاً على أصل الأشعة الكونية. فعلى الرغم من إمكانية إنتاج أشعة غاما بالقرب من مصدر الأشعة الكونية، إلا أنه يُمكن أيضاً إنتاجها من خلال التفاعل مع إشعاع الخلفية الكونية الميكروي عبر حدّ غريزن-زاتسيبين-كوزمين الذي يتجاوز 50 إلكترون فولت. [ 4 ]

تتفاعل أشعة غاما فائقة الطاقة مع المجالات المغناطيسية لتُنتج أزواجًا من البوزيترون والإلكترون. في المجال المغناطيسي للأرض، يُتوقع أن يتفاعل فوتون طاقته 10²¹  إلكترون فولت على ارتفاع 5000 كيلومتر تقريبًا فوق سطح الأرض. ثم تُنتج الجسيمات عالية الطاقة المزيد من الفوتونات منخفضة الطاقة التي قد تتعرض لنفس التفاعل. يُؤدي هذا التأثير إلى تكوين حزمة من عدة فوتونات أشعة غاما طاقتها 10¹⁷ إلكترون فولت، تتجه في نفس اتجاه الفوتون الأصلي فائق الطاقة. يبلغ  عرض هذه الحزمة أقل من 0.1 متر عند اصطدامها بالغلاف الجوي. هذه الأشعة منخفضة الطاقة جدًا بحيث لا تُظهر تأثير لاندو-بوميرانتشوك-ميغدال . فقط المجال المغناطيسي العمودي على مسار الفوتون هو الذي يُسبب إنتاج الأزواج، لذا فإن الفوتونات القادمة بالتوازي مع خطوط المجال المغناطيسي الأرضي يُمكنها البقاء سليمة حتى تصل إلى الغلاف الجوي. هذه الفوتونات التي تمر عبر النافذة المغناطيسية يُمكنها إنتاج وابلات لاندو-بوميرانتشوك-ميغدال. [ 4 ]

مراجع

  1. ↑ يريكا، بوب (26 يونيو 2019). "أعلى طاقة فوتونات تم تسجيلها على الإطلاق قادمة من سديم السرطان" . phys.org . تم الاطلاع عليه في 20 ديسمبر 2019 .
  2. ↑ تعاون LHAASO (فبراير 2024). "فقاعة أشعة غاما فائقة الطاقة تعمل بواسطة جهاز PeVatron فائق". نشرة العلوم . 69 (4): 449-457 . arXiv : 2310.10100 . Bibcode : 2024SciBu..69..449L . doi : 10.1016/j.scib.2023.12.040 . PMID 38171961 . 
  3. ↑ أهارونيان، فيليكس (24 أغسطس 2010). "سماء تيرا إلكترون فولت الرائعة" (ملف PDF) . الاجتماع الثاني عشر لمارسيل غروسمان . الصفحات 368-380 . Bibcode : 2012mgm..conf..368A . doi : 10.1142/9789814374552_0016 . ISBN  978-981-4374-51-4أُرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 29-05-2012 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 نوفمبر 2011 – عبر وقائع مؤتمر WSPC.
  4. 1 2 فانكوف، إتش بي؛ إينوي، إن؛ شينوزاكي، ك. (2003). "أشعة غاما فائقة الطاقة في المجال المغناطيسي الأرضي والغلاف الجوي". مجلة Physical Review D. 67 ( 4) 043002. arXiv : astro-ph/0211051 . Bibcode : 2003PhRvD..67d3002V . doi : 10.1103/PhysRevD.67.043002 .
  • آرتسن، إم جي؛ وآخرون  (2013). "البحث عن أشعة غاما المجرية ذات طاقة بيتا إلكترون فولت باستخدام مرصد آيس كيوب للنيوترينو". مجلة Physical Review D. 87 ( 6) 062002. arXiv : 1210.7992 . Bibcode : 2013PhRvD..87f2002A . doi : 10.1103/PhysRevD.87.062002 .
  • الكشف عن وابلات الأشعة فوق البنفسجية المنتشرة (PeV)