Neviditelný návštěvník nad pouští
Patnáctého října 1991 zaznamenal experiment Fly's Eye v americkém Utahu krátký světelný signál v atmosféře. Na obloze se neobjevil žádný ohnivý balvan a nic nedopadlo do kráteru. Přístroje zaznamenaly nepatrné záblesky fluorescence, které vznikly při průchodu spršky částic vzduchem. Tu spustila jediná mimořádně energetická částice kosmického záření. Když fyzikové zrekonstruovali její energii, vyšlo jim číslo, které působilo téměř absurdně.
Původní částice měla podle rekonstrukce energii přibližně 320 exaelektronvoltů, tedy 3,2 × 10²⁰ elektronvoltů. V běžných jednotkách je to přibližně 51 joulů. Taková energie není ničím zvláštním pro předmět, který se pohybuje nebo padá. Jenže tady ji nesl objekt tak malý, že jde o svět částicové fyziky. Právě tento nepoměr z něj udělal legendu známou jako částice Oh-My-God.
Jak lze změřit něco, co vůbec nevidíme
Kosmické záření tvoří energetické částice přicházející z vesmíru. Když některá z nich narazí vysoko nad Zemí do atomového jádra v atmosféře, zahájí řetěz srážek. Z jediné příchozí částice vzniká rozsáhlá sprška druhotných částic, která se rozvíjí směrem k povrchu. Experiment Fly's Eye sledoval ultrafialové světlo vznikající při excitaci molekul dusíku podél dráhy takové spršky.
Detektor tedy samotnou původní částici nechytil do krabičky. Z tvaru a jasnosti atmosférické stopy odborníci zpětně vypočítali, jak silná musela být částice, která ji vyvolala. Taková rekonstrukce vyžaduje kalibraci a pracuje s nejistotami měření, ale zaznamenaná energie byla přesto mimořádná. Výsledky byly zveřejněny až poté, co je výzkumníci důkladně prověřili.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Kdo dokáže vyrobit takovou energii
Při extrémních energiích hledají astrofyzikové možné urychlovače mezi nejdramatičtějšími objekty vesmíru: aktivními jádry galaxií, prostředím černých děr či dalšími mohutnými astrofyzikálními zdroji. Potíž je v tom, že elektricky nabité částice na cestě vesmírem ovlivňují magnetická pole a navíc mohou ztrácet energii při interakci s fotony kosmického mikrovlnného pozadí. Zdaleka tedy nemusí přiletět přímou čarou od zdroje, který snadno ukážeme na mapě oblohy.
U nejenergetičtějších částic se často zmiňuje Greisenův–Zacepinův–Kuzminův efekt. Ten omezuje vzdálenosti, z nichž k nám mohou některé extrémně energetické kosmické částice dorazit bez významných ztrát energie. Neznamená to, že je jejich existence zakázaná. Znamená to, že vysvětlení jejich vzniku a cesty k Zemi musí splnit náročné fyzikální podmínky.
Amaterasu: druhá záhada z podobné části oblohy
V roce 2023 oznámila mezinárodní spolupráce Telescope Array analýzu další výjimečné částice, zachycené 27. května 2021. Dostala jméno Amaterasu a její energie byla odhadnuta na 244 exaelektronvoltů. I to patří k nejvyšším hodnotám, jaké kdy byly pozorovány. Vědce zaujalo zejména to, že ani zde není jednoduché určit přesvědčivý zdroj.
Oba případy připomínají jednu zvláštnost dnešní astronomie. Dalekohled obvykle sleduje světlo z nějakého vzdáleného objektu. Výzkum kosmického záření se naproti tomu snaží rekonstruovat příběh samotných částic, které k nám dorazily. Jejich dráha přitom může být nečitelnou mapou magnetických polí, jimiž prošly.
Záhada, která potřebuje mnoho dalších částic
Jednotlivý rekord je skvělý začátek, ale k pochopení zdrojů potřebují fyzikové statistiku: více událostí, přesněji změřené energie a směry příletu. Proto vznikají rozsáhlé observatoře, které sledují spršky částic nad velkou plochou krajiny. Odpověď patrně nepřinese další efektní přezdívka, ale dlouhodobé porovnávání mnoha měření s modely kosmických urychlovačů.
Částice Oh-My-God nám připomíná, že vesmír nemusí skrývat překvapení jen v obřích galaxiích a černých dírách. Někdy stačí jediný neviditelný návštěvník, který na zlomek okamžiku rozsvítí atmosféru a zanechá otázku na desetiletí.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Zdroje: Kód Enigma [1], University of Utah – Telescope Array Detects Second Highest-energy Cosmic Ray Ever [2], University of Utah College of Science – Second Highest-energy Cosmic Ray Ever [3], New Scientist – The Oh-My-God Particle, DOI 10.1016/S0262-4079(23)01010-2 [4]. img ai generated
