Нейтрино элементар заррачалар ичида энг узоқ ва катта жонбозликлар эвазига қидирилаётган заррача бўлиб, унинг айрим хоссалари физика қонунларига зид келиши тахмин қилинади. Фанда, шунингдек, ушбу тутқич бермас сирли заррачанинг коинотда қаердан келиб чиқиши ҳақидаги савол ҳам очиқ қолаётган эди.

12 май санасида Astrophysical Journal журналида россиялик олимлар Россия Фанлар Академияси таркибидаги Лебедев номидаги Физика институти, Москва физика-техника институти (МФТИ) ҳамда Ядровий тадқиқотлар институти олимларидан иборат илмий гуруҳ томонидан эълон қилинган мақолада таъкидланишича, улар нейтрино заррачасининг келиб чиқиш манбасини аниқлашга муваффақ бўлган. «Дарё» мавзуга доир мақолани таржима тариқасида тақдим этади.

Фото: Google Photos

Нейтрино — энг кичик элементар зарра бўлиб, у коинот бўйлаб ёруғлик тезлигида тарқалади. Нейтрино ҳақида ҳали фанга кўп нарса маълум эмас ва ҳатто унинг аниқ массаси ҳам аниқланмаган. Бундай структурасиз заррачалар тирик организмлар учун зарарсиз деб ҳисобланади. Чунки у бизнинг танамизни ҳам, хона деворлари-ю, умуман, исталган материалдан тортиб бутун бошли сайёрамиз диаметридан ҳам муттасил тешиб ўтиб туради, лекин ҳеч ким, ҳеч нарса уни сезмайди.

Чунки унинг массаси деярли йўқдек бўлса-да, барибир ўзи мавжуд! Нейтринони тутиш ёки уни шунчаки қайд қилишнинг ўзи деярли имконсиз нарса. Ҳозиргача нейтринонинг бизга маълум манбаси сифатида Қуёш қаралар эди. Ундаги термоядро реакциялари натижасида нейтрино ҳам учиб чиқади деб ҳисобланади. Шунингдек, ишлаб турган атом реакторларидан ҳам нейтрино чиқиб туради.

Коинотдан келадиган ва ёруғлик тезлигида ҳаракатланадиган, ўта юқори энергияли (200 триллион электрон-вольтдан баланд) нейтрино ҳодисаларини қайд қилиш учун сайёрамизнинг бир неча жойларида кўп миллион доллар қийматга эга йирик илмий-эксперимент тажрибахоналари қурилган. Лекин уларда ҳам нейтринонинг қайд қилиниши жуда камдан-кам содир бўлади ва сабаби юқорида айтилгандек, нейтрино учун деярли барча материал шаффоф (йўқдек) ҳисобланади ва у ҳамма нарсанинг орасидан, ичкарисидан сездирмай ўтиб кетади. Шундай детекторлардан бири Японияда жойлашган Super Kamiokande лойиҳаси бўлса, яна бири Антарктидадаги 2 км қалинликдаги муз қатламлари остига барпо қилинган Ice Cube детекторидир.

Мақолада аспирант Александр Плавин бошчилигидаги россиялик олимлар айнан ушбу Ice Cube нейтрино расадхонасида олинган маълумотларни таҳлил қилиш ҳамда Қорачой-Черкасия ўлкасида жойлашган йирик радиоастрономик телескоп бўлмиш «РАТАН-600» орқали квазарларни кузатиш таҳлилларини таққослаш йўли билан ушбу тутқич бермас заррачанинг коинотдаги келиб чиқиш манбасини аниқлагани айтилмоқда.

Шу пайтча нейтринони коинотда қандай куч ёруғлик тезлигигача бўлган катта тезликларга эриштириши ҳақида фақат тахминлар мавжуд эди. Нейтрино протонлар иштирокида ҳосил бўлади ва бунинг учун бир шарт бажарилиши лозим — протонлар ёруғлик тезлигигача тезланиши керак. Лекин бу жуда мушкул вазифа саналади, чунки протон нисбатан оғир заррача бўлиб, у электрондан деярли икки минг марта оғирдир. Ер шароитида протонга бундай даражада тезланиш бериш учун катта қувватли улкан тезлатгич (коллайдер) ускуналар қурилади.

Коинотда эса протонга пировардида нейтринога бундай тезланиш бера оладиган шарт-шароитлар ҳали аниқланмаганди. Назариётчи физиклар томонидан марказида фавқулодда ўта катта массали қора туйнук мавжуд бўлган галактикалар — квазарлар бу ишни уддалаши мумкин, деган тахмин анча муқаддам билдирилган. Назарияга кўра, материя Қора туйнукка қулагандан кейин унинг ичкарисида протонлар деярли ёруғлик тезлигигача тезланади ва космосга қайта улоқтириб ташланади. Ёруғлик тезлигида улоқтириб юборилган протоннинг маълум қисми ўта юқори энергияли нейтринога айланади. Олимлар нейтринони қидиришда, гамма-чақнашлар маёқ сифатида қаралиши керак, деган фикрда эди. Чунки тахминларга кўра, нейтрино ҳосил бўлиши ҳодисаси ва гамма-чақнашлар бир пайтда содир бўлиши керак деб ўйланган.

2018 йилда шундай ҳодисаларнинг энг биринчиси қайд этилган. Ўшанда нейтрино қайд қилиниши билан бир вақтнинг ўзида ўша томондан квазардагамма-чақнаш ҳам кузатилган. Кўплаб илмий журналларда катта-катта мақолалар учун мавзу бўлган ўша биринчи ва ҳозирча ягона натижани олимлар анчайин ишонқирамаган руҳда қарши олган. Чунки бу шунчаки тасодиф бўлиши эҳтимоли катта эди ва физикада атига битта натижанинг ўзи билан кифояланиб аниқ гап айтиш тўғри эмас деб ҳисобланади.

Вақт ўтгани сайин бу ҳолат бошқа кузатилмади ва оқибатда, ўшанда ҳақиқатан ҳам шунчаки тасодиф содир бўлган эди шекилли, деган фикр кучайиб борди. Натижада нейтрино қайд қилиниши ва у билан бир вақтда содир бўладиган гамма-чақнашларини излаш эмас, балки квазарладагирадио нурланишлар чақнашини қайд қилиш керак деган гипотеза ҳам ўртага ташланди.

Натижада Ice Cube расадхонасида нейтрино қайд қилинган заҳоти коинотнинг қаеридадир квазарлардан радионурланиш чақнаган бўлиши эҳтимоли текширила бошланди. Шундай таҳлиллар «РАТАН-600» телескопи ёрдамида қайд қилинган квазарлардан биридаги радионурланиш чақнаши ҳодисаси ва Ice Cube расадхонасида нейтрино қайд қилинган лаҳза бир-бири билан устма-уст тушишини кўрсатган. Ҳар иккала ҳодиса манбайи эса коинотнинг бир нуқтасидан келиб чиққани аниқлангач, олимлар Ice Cube қайд қилган элликка яқин бошқа нейтрино ҳодисалари ва ўша вақтга мувофиқ келувчи квазарлар чақнашларини ҳам таққослаб чиққан. Натижада атиги 0,2 фоиз хатолик кўрсаткичи билан ҳаммаси жуда катта аниқликда бир-бирига тўғри келган!

Демак, эндиликда бутун коинот бўйлаб муттасил тарқалиб турган ва Ерга етиб келаётган ўта юқори энергияли нейтринонинг манбайи — квазарлар экани аниқ. Олимлар эса ушбу кузатув ва таҳлиллар натижасида олинган илмий натижани ҳали назарий асослаши керак.