ذرات ریزی از فضا دائماً به سمت زمین در حال حرکت هستند، اما کدامیک از آن‌ها سریع ترین است؟در این دانستنی از مجله علمی دانستنی نمیدونستم به آن پاسخ میدهیم.
پرتاب موشک فضایی، ماشین مسابقه‌ای که با سرعت در پیست می‌دود، یوزپلنگی که به سمت طعمه خود حمله می‌کند سیاره خانگی ما پر از شاهکارهای سرعت بالا است.
اما سریع ترین چیز روی زمین چیست؟ پاسخ به این سوال بستگی به تعریف شما از «چیز» و «روی زمین» دارد. و نامزدهای برتر نوترینوها و فوتون‌ها با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند.
واضح‌ترین پاسخ به نظر می‌رسد نور باشد. نور در خلاء با سرعتی تقریباً 186000 مایل در ثانیه (300000 کیلومتر در ثانیه) حرکت می‌کند. هیچ چیز در جهان هستی که تا به حال شناخته‌ایم نمی‌تواند از این سرعت فراتر رود.
اما آیا نور واقعاً یک چیز است؟ فیزیکدانان کاملاً موافق نیستند. برخی می گویند نه، زیرا نور جرمی ندارد. برخی دیگر می گویند بله آنهم به دلیل عجیب و غریب بودن مکانیک کوانتومی، نور همزمان هم موج است و هم ذره. و اکثر فیزیکدانان موافقند که ذرات «چیز» هستند.
به گفته‌ی جان متیوز، فیزیکدان دانشگاه یوتا، در خلاء فضا، این ذرات که به فوتون معروف هستند، سریع ترین چیزها هستند.
پایین آمدن به سطح زمین، موضوع کمی پیچیده‌تر می‌شود، مگر اینکه در محفظه خلاء باشید. به محض اینکه یک فوتون به جو زمین برخورد می‌کند، کمی سرعتش کم می‌شود.
سپس، تحت شرایط مناسب، ممکن است کمی رقابت داشته باشد. زیرا همه ذرات مانند فوتون‌ها توسط جو زمین کند نمی‌شوند.
آقای متیوز بخشی از تیمی است که چندین ذره بسیار سریع را که از پرتوهای کیهانی با انرژی فوق‌العاده بالا ناشی می‌شوند، شناسایی کرده است.
این پرتوها بارش ذرات زیراتمی هستند که از فضا به زمین می‌بارند. یکی از این ذرات که «ذره‌ی یا-خدای-من» نامیده می‌شود، در سال ۱۹۹۱ توسط همکاران او از روی پرتو کیهانی با بالاترین انرژی که تا به حال مشاهده شده، شناسایی شد.
این نوع ذرات در ابتدا با سرعتی بسیار نزدیک به سرعت نور در خلاء حرکت می‌کنند. اما متیوز گفت، هنگامی که به جو زمین برخورد می‌کنند، “به دلیل ماهیت‌شان، به حرکت رو به جلوی خود ادامه می‌دهند.” “بنابراین، آن‌ها در جو زمین از سرعت نور تجاوز می‌کنند.”
این امر ذرات «خدای-من»(Oh-My-God) را در بین سریع ترین چیزهای دارای جرم روی زمین قرار می‌دهد، اما آن‌ها در رتبه‌ی اول نیستند. در عوض، به گفته‌ی جاستین واندنبروکه، فیزیکدان ذرات در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، این جایزه به نوترینو می‌رسد.
ذره‌ی «خدای-من» احتمالاً یک پروتون، یا حداقل شبیه پروتون است که در مقیاس ذرات زیراتمی نسبتاً جرم زیادی دارد.
جرم یک نوترینو حداقل 10 میلیارد برابر کمتر از جرم یک پروتون است، بنابراین به لطف قوانین اساسی فیزیک، میتواند با داشتن مقدار انرژی مشابه حتی سریع‌تر حرکت کند.
اما در حالی که نوترینوها می‌توانند از نظر تئوری بسیار سریع حرکت کنند، در عمل به سختی می‌توان آن‌ها را ردیابی کرد.
در یک آزمایش طولانی مدت در قطب جنوب که به درستی “آیس‌کیوب” نامیده می‌شود فیزیکدانان آشکارسازهایی را در داخل یک تکه یخ به حجم ۰.۲ مایل مکعب (۱ کیلومتر مکعب) قرار داده‌اند تا به دنبال نوترینوهای با انرژی بالا باشند. در داخل یخ، یک نوترینو با انرژی کافی میتواند سریع‌تر از نور حرکت کند.
زمانی که این نوترینوی پرانرژی با هسته‌ی یک اتم در یخ برخورد می‌کند، میتواند ذرات زیر اتمی باردار تولید کند که آن‌ها نیز سریع تر از نور حرکت می‌کنند.
این ذرات پرسرعت، درخششی از نور به نام تشعشع چرنکوف ساطع می‌کنند و باعث می‌شوند نوترینو به طور غیرمستقیم قابل تشخیص باشد.
و در سال ۲۰۱۶، دانشمندان “آیس‌کیوب” بالاترین انرژی نوترینویی را که تا به حال به دقت ارزیابی شده است، شناسایی کردند.
بیل لوییس، فیزیکدان آزمایشگاه ملی لوس آلاموس اشاره کرد که «تا جایی که ما می‌دانیم، این‌ها سریع ترین ذرات کشف‌شده تا به حال هستند.» هیچ ذره‌ای با جرم نمی‌تواند به سرعت نور در خلاء برسد، اما اگر بسیار سبک باشد و انرژی زیادی داشته باشد، میتواند بسیار به آن نزدیک شود.
دقیقا چقدر نزدیک؟ واندنبروکه برای درک بهتر سرعت‌ها، دوست دارد با مفهوم «9» فکر کند. چیزی که با ۹۹.۹۹٪ سرعت نور حرکت می‌کند، چهار تا «9» خواهد داشت.
واندنبروکه گفت نوترینوی بسیار سریعی که در سال ۲۰۱۶ کشف شد، ۳۳ تا «9» خواهد داشت. و به گفته‌ی محاسبات او، ذره‌ی «خدای-من» جایی بین ۲۰ تا ۲۴ تا «9» خواهد داشت. این ذره انرژی بیشتری داشت، اما جرم بسیار بیشتری هم داشت.
برای مقایسه، سریع ترین سرعت‌هایی که ذرات در شتاب‌دهنده‌های ذرات ساخته دست بشر مانند برخورددهنده‌ی بزرگ هادرون سرن به آن می‌رسند، فقط هفت تا «9» خواهند داشت.
در همین حال، واندنبروکه گفت: «این ذرات فوق‌العاده سریع که رکورددار هستند، توسط شتاب‌دهنده‌های ذرات طبیعی در بیرون از جهان تولید می‌شوند.» «ما نمی‌دانیم آن‌ها چگونه کار می‌کنند، اما این واقعاً به شما می‌گوید که طبیعت در مقایسه با انسان‌ها چقدر شگفت‌انگیز است.»
نظرات کاربران