Mėgins atkurti galingiausius kosminius sprogimus

Kiekvienas mūsų kūno centimetras bei mus supantys daiktai sudaryti iš mažiau nei 100 pagrindinių cheminių elementų kombinacijų. Šie elementai gerai pažįstami visiems, mačiusiems periodinę cheminių elementų lentelę. Būtent šie elementai, įvairūs atomai, sudaro mus supančią visatą, rašo telegraph.co.uk.

Periodinė lentelė yra patikimas sąrašas, tačiau mokslininkai mano, kad keleto elementų jame vis dar trūksta. O tiksliau – maždaug 3,5–7 tūkst. Dabar jie rengiasi sukurti didžiulius naujus įrenginius, padėsiančius juos surasti. Šie naujos rūšies dalelių greitintuvai, vadinami Didžiojo hadronų greitintuvo įpėdiniais, atkurs ekstremaliausias visatoje aptinkamas sąlygas ir čia pat, Žemėje, sukurs miniatiūrines supernovas (didžiulius sprogimus, sukeltus irstančios žvaigždės), neutronų žvaigždes ir net paslaptingas žvaigždes vampyres.

Šiuose kataklizminių kosminių sprogimų kopijose mokslininkai tikisi atrasti iki šiol nematytų atomų, akimirksniu atsirandančių ir išnykstančių. Tai paieška srityje, kurią branduolinės fizikos specialistai vadina atomų mokslo terra incognita.

„Niekas tiksliai nežino, kiek elementų laukia, kol bus atrasti“, – teigė Glazgo universiteto fizikas Guentheris Rosneris. Jis yra Europos mokslo fondo, neseniai paskelbusio apie naujos kartos didžiulių eksperimentinių įrenginių statybos planus, narys.

„Skaičiuojama, kad yra mažiausiai 4 ar 5 tūkst. tokių elementų. Manoma, kad jie sukuriami supernovos sprogimuose, taigi esame tikri, kad jie egzistuoja. Nelaimei, šie atomai gyvuos labai trumpai – vos trilijoninę trilijoninės sekundės dalį“, – aiškino G. Rosneris.

26 kilometrų ilgio Didysis hadronų greitintuvas ieško nepagaunamų subatominių dalelių, sudarančių atomus ir suteikiančių jiems masę. Tuo tarpu šių naujųjų eksperimentų tikslas – atsakyti į fundamentalius klausimus apie pačius atomus ir atskleisti, kaip jie sukuriami.

Po Didžiojo sprogimo egzistavo vos keletas elementų, iš esmės tai buvo lengviausi ir paprasčiausi atomai, tokie kaip vandeninis ir helis. Tik tuomet, kai jie pateko į pirmųjų žvaigždžių ir didžiulio karščio supernovų, kurių sprogimo metu temperatūra siekia 82 mlrd. laipsnių Celcijaus, žaizdrą, atsirado didesnieji atomai.

Kaip numatoma Europos mokslo fondo Branduolinės fizikos bendradarbiavimo komiteto parengtame plane, du „naujos kartos“ supergreitintuvai turėtų atkurti šias ekstremalias sąlygas.

Pirmasis, Antiprotonų ir jonų tyrimų įrenginys, įsikursiantis Darmstadte, Vokietijoje, atomus greitins dvigubame žiede, kurio ilgis sieks daugiau kaip 915 metrų, o vėliau vykdys jų susidūrimus su nustatytu objektu, po kurio jie suskils. Šie fragmentai tuomet vėl bus greitinami ir susidurs su kitu objektu, o šio eksperimento metu gauta temperatūra bus daugiau kaip milijoną kartų didesnė nei Saulės centre.

Mokslininkų teigimu, sukurti intensyvūs ir tankūs sprogimai sukurs sąlygas, kokios, kaip manoma, egzistuoja neutroninėse žvaigždėse – masyvių žvaigždžių, suirusių po supernovos sprogimo, liekanose.

„Šis įrenginys generuos medžiagą, maždaug 10 kartų tankesnę, nei galima gauti Didžiajame hadronų greitintuve, taigi ji bus panaši į medžiagą, esančią neutroninės žvaigždės centre. Mes nežinome, kas yra neutroninės žvaigždės viduje, bet greičiausiai tai nėra įprasta medžiaga. Ji turėtų būti keista ir kelianti didelį susidomėjimą“, – aiškino G. Rosneris.

1,19 mlrd. eurų kainuosiantis įrenginys taip pat galės sukurti antimedžiagos srautus. Vykdant jų susidūrimus su įprasta medžiaga, tikimasi gauti visiškai naujų tipų daleles. Tarp egzotinių objektų, kurių mokslininkai ieškos, bus ir keisti energijos kamuoliai, kurie elgiasi kaip dalelės – vaidinamieji „gliuonų kamuoliai“. Šios hipotetinės dalelės sudarytos iš gliuonų – elementariųjų dalelių, kurios, kaip manoma, padeda atomų branduoliams išlikti patvariems.

„Galėsime imtis labai plataus spektro tyrimų, kurie atsakys į kai kuriuos tikrai fundamentalius klausimus“, – teigia viename eksperimentų dalyvaujantis branduolinės fizikos mokslininkas Martinas Freeris iš Birmingemo universiteto.

Antrasis įrenginys – Europos tiesioginio režimo izotopų atskyrimo įrenginys (Eurisol), kuriame bus vykdomi atomų susidūrimai su tankiu objektu. Tuomet fragmentai bus vėl greitinami, taip sukuriant intensyvų srautą, kuris galėtų susidurti su kitu objektu

„Šios prieigos privalumas – tai, kad visą galią sugeria objektas, kuris gali sukurti sunkius, nestabilius atomus, kurie susintetinami supernovos sprogimų metu. Taip galima ekstrapoliuoti šių atomų savybes ir geriau suprasti neutronines žvaigždes, bei jų veikimą“, – teigė Yorickas Blumenfeldas iš Prancūzijos atominės fizikos instituto.

Manoma, kad šis įrenginys, kurį numatoma užbaigti 2025 metais, galėtų būti įrengtas Rezerfordo (Rutherfordo) laboratorijose Oksforde, nors taip pat svarstoma galimybė jį įkurdinti CERN, greta Didžiojo hadronų greitintuvo.

Kai šis įrenginys bus baigtas, jis leis mokslininkams atkurti pačias egzotiškiausias ir destruktyviausias Visatos jėgas. Vienos keisčiausių – „žvaigždės vampyrės“, objektai, siurbiantys dujas iš kaimyninių žvaigždžių. Tai, manoma, sukelia egzotiškas branduolines reakcijas, kurių metu sukuriami neįprastų rūšių atomai.

Manoma, šių procesų tyrimas ne tik leis daugiau sužinoti apie visatą, bet ir leis sukurti naujus būdus energijai gauti bei branduoliniam kurui valyti, taip pat sukurti naujas diagnostines ir terapeutines priemones medicinai ar net naujas medžiagas.

Tačiau mokslininkams, tokiems kaip G. Rosneris, didžiausias laimėjimas būtų atsakymas į klausimą, kodėl mes iš viso čia esame.

„Mes už savo egzistavimą skolingi supernovoms ir kitiems įvykiams, nutikusiems giliai kosmose. Visi sunkieji ir radioaktyvieji atomai, nuo kurių priklausome, tokie, kaip pavyzdžiui, uranas, sukurti tų procesų metu. Jei jų nebūtų, gyvybė neegzistuotų. Radioaktyvusis irimas sukuria didžiąją dalį šilumos, neleidžiančios Žemės paviršiui užšalti. Taigi, supratę, kaip šie atomai atsirado, rastume atsakymą į klausimą, kaip čia atsiradome mes“, – kalbėjo mokslininkas.